摘要：针对依靠单变量阈值过程监控等方式已经无法满足对系统实时监测的要求,本论文引入多变量过程统计监控方法。主元分析法(Principal component analysis,PCA)和基于小波分析的滤波方法,结果显示其能够有效提高其对微小故障的检测能力。通过建立正常运行状态下的多变量统计模型,拟应用于多变量过程统计监控的预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)系统,为复杂系统的故障诊断提供一种有效的监测方法。

摘要：随着人机交互技术的发展,解放双手的技术日臻繁荣。在面对复杂任务时,解放双手的技术提供了新的交互渠道,丰富了交互信号的来源。利用Google Glass穿戴式的特点,搭建了一个解放双手的移动机器人远程控制系统。本系统使用旋转矢量传感器检测操作者的头部运动,设计控制器解析操作者的控制意图,并经WI-FI发送给机器人。为了验证系统的灵活性和可靠性,对其进行避障实验测试。实验结果表明,操作者使用该系统能够流畅地控制机器人完成任务,成功地从任务中解放出双手;同时,为遥控移动机器人提供了新的方式。

摘要：针对变电站内部环境特点及作业任务需求,提出了一种平稳性高、越障能力强及环境适应性好的新型带电水冲洗机器人机构。介绍了包含履腿复合机构的履带式移动底盘机构构型,分析了移动底盘的工作机理、行走模式及越障流程。利用DH法建立了折叠式机械臂的运动学模型,分析了机器臂的作业空间。分析与仿真结果表明,机器人移动底盘能够适应台阶、斜面、凹凸路面等多种环境,跨越电缆沟、台阶等多种障碍物,验证了机器人机构设计的可行性、合理性及可靠性。

摘要：针对特定工作条件下机器人位姿测量问题,研究和设计了一种简易的基于单目视觉的位姿测量系统,提出了一种精确的靶标检测算法与单目视觉测量方法相结合的方案,可实现机器人位姿的测量。首先,通过图像预处理和靶标检测算法提取靶标在图像中的坐标,其中图像预处理包括中值滤波、边缘检测和图像形态学膨胀等过程。然后进行测量模型的标定,用最小二乘法求解模型参数,利用建立的测量模型进行坐标系的转换,将所得靶标图像二维像素坐标转换成三维世界坐标,从而得到靶标在世界坐标系中的位姿。实验证明了该方法的准确性和有效性,满足测量要求。

摘要：针对六关节模块化机器人手臂,采用Denavit和Hartenberg的D-H机器人标准建模方法建立模型,进行运动学分析,完成机器人手臂末端位置姿态的精确控制和轨迹的规划。首先,对机器人手臂进行了建模软件构造仿真模型,实现机器人手臂实体模型的仿真表示,简化了机器人手臂三维结构建模的过程,然后,对模块化机器人手臂的正、逆运动学问题进行计算求解,同时进行正运动学和逆运动学的求解,以及对轨迹规划进行仿真,分析机器人手臂运动规律,为机器人运动控制提供理论依据。通过仿真值与实际计算值对比,说明了所设计参数的正确性。

摘要：设计了以Kinect为交互设备的脑瘫康复训练系统。该系统针对上、下肢康复运动设计了运动捕捉功能及运动数据记录、分析和评价功能,通过对脑瘫患者的实际考察和数据研究,对程序进行整改。系统还设计了动作数据记录和评价功能,可结合不同案例进行多疗程数据记录和分析评价,以便更好地了解患者的目前情况和训练后的康复情况,为医生和康复治疗师提供治疗佐证数据。

摘要：该文提出了一种基于嵌入式ARM系统的面向肌电信号处理的微控制器设计方案。利用肌电信号采集和处理模块对人体表面肌电进行采集、滤波和放大处理,通过A/D转换器将处理后的数据传输到嵌入式ARM系统中,实现肌肉运动状态的实时监测。为了实现高速采集模拟信号并将其转换为数字信号,该文在硬件设计中采用了内置8通道的12位A/D转换器和转存A/D数据的DMA控制器于一体的nRF52840芯片解决方案。实验结果表明,设计的肌电微控制器具有高精度、高稳定性和快速响应的特点,能够满足基于表面肌电信号的手势识别或假手控制等研究的要求。

摘要：针对刚性手功能康复外骨骼机器人适应性差,存在安全隐患问题,该文设计了基于光波导的传感驱动一体化软体康复手控制系统,用于辅助患者手部的康复。通过顺应性融入自制柔性光纤传感器使手指弯曲角度和气腔内压力的反馈信号更加精准。其次,采用一体化多腔室手指的设计方法,使不同手指不同关节弯曲,其结构简单、易于控制,具有良好的被动柔性。然后,结合柔性光纤传感器对软体康复手进行闭环反馈控制,使手部动作更加灵活。最后,实验结果验证了基于光波导的软体手部康复机器人控制系统整体结构小型化,且柔顺性高,患者穿戴更方便。

摘要：针对水凝胶组织支架细胞球培养过程中存在着缺乏相关设备和实验平台的问题,采用生物3D打印技术和动态灌注培养的方法,设计制作了一种双通道水凝胶器官芯片,并搭建了一套灌注培养平台。采用聚苯乙烯荧光微球模拟细胞球的灌注过程,通过有限元仿真分析了不同流速下(0.849、2.547、4.244 mm/s)微球灌注时,通道不同位置流速和剪切应力的变化。设计了聚苯乙烯荧光微球动态灌注实验,基于仿真结果分析了流速对微球流动状态与贴附的影响。实验结果表明:灌注液在通道截面中心位置的流速最大,在通道周围趋近于静止,有利于微球沉降。灌注液流速为2.547 mm/s时,微球受到的最大剪切应力约为0.17 Pa,可以大量堆积在通道分支内。该研究可以为胰岛等细胞球在水凝胶器官芯片内的灌注和培养提供技术参考。

摘要：利用Backstepping控制算法实现具有差速转向特征的履腿复合式移动机器人的轨迹跟踪控制。提出基于Backstepping方法的机器人轨迹跟踪控制总体方案;在完成机器人运动学建模的基础上,设计基于Backstepping方法的轨迹跟踪控制律。利用该跟踪控制算法实现了履腿复合式移动机器人进行直线与圆形两种轨迹跟踪的实验验证,并与传统的PID轨迹跟踪控制算法进行对比实验。实验结果表明,基于Backstepping方法的轨迹跟踪控制律能够更快速有效地进行轨迹跟踪,具有更好的控制性能。