随着机器人技术的逐步完善,适于特殊作业的机器人种类也日益增多,其应用领域不断拓展到微电子制造,MEMS封装与组装,高精密机械加工与装配,生物芯片制备,大范围高速扫描检测装备等行业.随之而来的,各行业对机器人的性能指标提出了越来越高的要求,追求机器人的高定位精度,高重复精度,高分辨力,同时还要求其工作范围大,质量轻,能耗低等,从而对机器人结构的设计提出了更高的要求.在这样的前提之下,为满足人类向微小世界探寻的需要,作为机器人技术发展的一个重要分支,微操作机器人成为机器人学中十分活跃的研究领域. 本文结合国家"863"计划项目"6自由度纳米级宏微操作机器人的研究(项目编号2002AA422260)"和"原型装置靶瞄准定位系统工程预先研究项目(项目编号863-804-5)",共搭建了3套实验系统,其中采用了单一驱动以及双重驱动两条技术方案.在广泛的分析了目前已有的柔性精密定位系统,并联精密定位系统和宏/微双重驱动系统的基础之上,针对目前大范围运动定位与高精度定位的应用实际需要,提出了大行程柔性铰链的概念设计,并以此构建六支链大行程柔性并联结构定位系统,为满足超高精度的定位需要,在并联支链中集成了压电陶瓷驱动,构成了宏/微双重驱动并联结构系统,充分体现了驱动,结构,检测一体化的设计思想. 在结构单元的设计方面,针对当前柔性铰链运动范围小等问题,在通用的球副柔性铰链的基础之上,提出了大行程柔性铰链的概念设计;在柔性并联结构的设计方面,提出了在通用的并联结构系统中,采用大行程柔性铰链代替传统运动副的设想,建立基于大行程柔性铰链的并联结构系统. 在大行程柔性并联结构的运动学建模方面,利用材料力学的基本原理和小变形假设,推导了大行程柔性铰链的数学模型,并给出了在全局坐标系下的显式表达;在此基础之上,通过刚度组集的办法建立了大行程柔性铰链并联结构柔性支链的运动表达式,通过联立运动位移协调方程和力约束协调方程,建立了并联结构的位置解模型. 由于并联结构系统中的各部件,特别是柔性铰链结构在自身变形提供整体结构的运动输出的同时,还经历了大范围的刚体运动,导致大行程柔性并联结构的位置解模型成为典型的几何非线性问题.鉴于此,本文首先推导了空间柔性结构的几何非线性的刚度递推模型,并利用牛顿-莱弗森方法对该模型进行了求解.由于几何非线性模型的迭代求解方式,导致该模型的实时性很差,不易移植至控制系统进行实时控制求解,故在大量的试验尝试的基础之上,选择了BP神经网络方法,建立了3层六输入-六输出的位置解神经网络结构,从而在方便了实时控制编程的同时,还大大提高了系统的位置解的求解速度. 由于柔性并联结构的位置解模型中不仅仅包括结构中的位置信息,还提供了结构中相关的力信息以及刚度信息,本文在上述位置解模型的基础之上,给出了该类系统的刚度模型,并建立了并联结构中的结构参数和尺度参数对系统刚度的影响图谱,对这类系统的结构综合以及优化设计提供了有力的工具. 在大行程柔性并联结构的动力学建模方面,采用了欧拉梁理论和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于实际位移的大行程柔性铰链并联机器人各支链的动力学模型,并通过位移协调方程和动力协调方程,最终得到并联系统的动力学模型.综合采用了纽马克方法和牛顿-莱弗森方法解决了系统动力学求解问题,并通过一个算例进行了基于逆动力学的求解仿真. 在大行程柔性并联结构的样机实验方面,我们提出了采用大行程柔性铰链作为被动关节的6-PSS并联机器人系统,该系统采用压电马达作为驱动器,精密光栅尺作为位置反馈元件,其可在立方厘米级的工作空间内实现微米级精度的运动;在此基础之上,我们在并联机器人的支杆中嵌入压电陶瓷,在压电马达的宏运动结束之后,压电陶瓷可以驱动并联机器人进一步的微调,从而得到一个6-PSS和6-SPS结合宏微双重驱动并联机器人系统,其中,微动系统可在微米级运动空间内实现纳米级的运动精度.基于大行程柔性铰链的宏微双重驱动并联机器人系统,可以同时满足大工作空间和高精度的工程需要.此外,我们将大行程柔性铰链并联机器人系统,成功的应用到激光瞄准靶支撑装置中,其厘米级的运动范围和纳米级的运动分辨力,使其在神光III系统中发挥了十分重要的作用.

本发明公开了一种基于归一化色度直方图的水果按表面颜色分级方法。选取两个具有不同表面颜色的水果作为样本，获取原始数字图像去除背景得到水果样本图像；转化为HIS色彩空间格式图像，计算得到归一化色度直方图向量；绘制样本水果的归一化色度直方图；设定水果分级的阈值：将被测水果采集图像并处理计算得到归一化色度直方图向量，然后计算比较进行分级。本发明采用水果图像的归一化色度直方图进行分级阈值，比较归一化色度直方图向量的元素两段不同元素的累加来进行水果按表面颜色，计算处理速度快。

本发明公开了一种基于精细化运动想象脑电信号控制的机械手系统及方法，该系统包括脑电采集装置、计算机和多维度机械手；脑电采集装置包括电极帽、信号发送装置与信号接收装置；电极帽为非侵入式电极帽，直接佩戴在操作者头顶，采集操作者运动感觉区域的脑电信号，通过信号发送装置发送到信号接收装置；信号接受装置与计算机连接，计算机处理脑电信号，并将控制命令发送给所述多维度机械手，控制机械手的两个手爪电机、手腕电机、手肘电机和肩关节电机运动。操作者无需进行肢体运动，只要想象就能使机械手按照操作者的意愿实现抓取物体、搬运物体等功能，可以使瘫痪、丧失运动机能的残疾人重新实现一些基本的生活动作。

针对搅拌摩擦搭接焊焊道狭窄、驱除与分散界面氧化膜能力差、对界面处压入深度敏感、针的恶性磨损等问题，开发了搅拌摩擦钎焊专利技术（2012 年授权）。该技术的优点有：采用简单的无针工具可免除钢质母材对搅拌针的磨损；单道焊接宽度取决于轴肩的直径，远大于针的直径；能打碎并分散界面金属间化合物层。大气环境施焊、免用钎剂、利用旋转工具的机械作用与钎料的冶金作用的综合作用实现界面去膜、挤出多余低熔低强钎料、打碎并分散界面脆性金属间化合物层、节能环保。在界面焊接质量方面，FSB 的突出技术优势在于：氧化膜能随共晶液相被挤出，所以界面去膜效果优异；在低熔低强液态钎料被挤出后，最终所得为母材间扩散形成的扩散焊组织。2011 年发表于美国冶金与材料学报（MMTA, 2011, 42(9): 2850）等 FSB 相关论文已被美、欧、日、韩、伊朗、中国台湾、中国大陆等研究人员广泛引用。本组关于铝/钢组合的 FSB 的论文获得015 年全国钎焊年会优秀论文奖，该文对 1060/16Mn（3+18mm）组合，剪切强度已达 55.5MPa。

（专利号：ZL 201510093120.5） 简介：本发明公开一种基于激光冲击波技术定向超高速喷涂的方法及装置，涉及零件加工再制造技术领域。该喷涂方法首先利用电极产生的高温电弧加热熔化涂层材料的喷涂丝成熔滴脱落，熔滴被雾化气体雾化成微滴流，然后由激光脉冲束辐照于微滴流表面上，表面一部分微滴吸收激光能量，瞬间气化和电离形成高压等离子体，高压等离子体继续吸收激光能量膨胀爆炸形成GPa量级的高压冲击波，高压冲击波驱动着微粒流高速喷射到工件表面形成涂层。喷涂装置包括激光发生器、导光分光系统、电弧制液系统、工件夹具系统、回收系统以及控制系统。本发明能够实现高速高效喷涂，涂层与基体的结合强度好，涂层的致密度高、空隙率低，具有较高抗热疲劳和机械疲劳的性能。

本发明公开了一种基于离散元的单向增强复合材料代表性体元的生成方法，属于复合材料仿真以及数值模拟技术领域。该方法包括以下步骤：给定ＲＶＥ的几何尺寸、纤维体积分数和纤维半径，其中纤维横截面为圆形，生成过程中将纤维视为基本的离散元，ＲＶＥ剩余部分视为基体，即可生成满足参数的代表性体元；生成纤维的过程是随机的，生成的纤维在空间上是周期性分布的，即纤维在代表性体元的上边界和下边界、左边界和右边界的分布规律完全一致，所生成的代表性体元不依赖纤维的预先分布和排列，能够得到纤维体积分数很大的代表性体元。

自主神经系统的主要作用即是随时调控人体各脏器功能，以使其尽快适应内外环境的改变。因此，自主神经系统的活动可视作人体基本生命活动状况的晴雨表，作为一个崭新的生命体征量化指标意义重大。但碍于该领域目前并非医学研究追逐的热点，故国内、外在自主神经功能监测设备方面均属空白。该设备是属于原始创新的医疗领域无创监测设备，它基于心率变异性分析的独特算法，实现对患者自主神经功能的连续、实时、无创监测。

我方与合作方联合开发了一套拥有独立知识产权的眼动识别软件以及与配合使用的外接眼动仪智能硬件。 该套设备可以自动跟踪并分析患者眼睑的肌肉动作，精确抓取不完全瞬目、眨眼过快、眨眼过慢、用眼过度等用眼习惯数据，以自主研发硬件进行智能提示，帮助视频终端引起的干眼症及眼疲劳症患者制定正确用眼习惯计划，有效辅助治疗视频终端相关性干眼及视疲劳。

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一种基于视觉颜色理论和同质抑制的轮廓与边界检测方法，属于计算机视觉和模式识别的交叉领域，旨在从复杂的自然场景中提取目标的轮廓和边界。本发明通过研究人眼视觉信息处理机制，对视觉通路各级神经元的感受野建立数学模型，同时利用非经典感受野的调制作用来抑制纹理边缘，从而突显轮廓和边界