IEEE电子产品可靠性及有效性探析

电子产业目前是全球发展最快的行业之一，近年来民用电子产品特别是移动电子产品的普及，导致电子产品的快速更新换代，大大推动了封装工艺、材料以及电子制造装备的发展，使得电子产品的可靠性问题更加突出，因此电子产品可靠性研究已成为学术界和产业界非常关注的问题。

基于螺旋样条的旋翼无人机区域轨迹规划

针对旋翼无人机在区域作业中的应用需求,提出一种螺旋样条区域轨迹生成方法,设计了给定区域的螺旋控制点生成方法,基于非均匀有理B样条拟合了轨迹。采用线性规划方法求解了以飞行时间最短为目标的规划问题,利用二阶泰勒展开法插值生成用于控制的轨迹序列。通过轨迹追踪实验可知,与传统折线区域轨迹规划方法对比,在相同的动力学约束及作业要求的前提下,该方法有效缩短了作业时间,提高了作业效率。

机器人与“蓝牙”技术集成研究策略

简要回顾和介绍了“蓝牙”技术发展的历史、目前的研究现状和未来的发展方向。阐明了机器人的体系结构 ,详细论述了机器人和蓝牙技术的集成研究策略 ,并就相互促进的几个热点问题 :开放性、小型化、群体协调和人机协调提出了研究方法。最后 ,介绍了本课题组最新研究成果 :基于“蓝牙”服务机器人研究。

动态卡阻及主动柔顺装配策略研究

分析了基于轴孔装配的动态卡阻和楔紧现象，推导出一点和两点接触时，轴在孔中发生卡阻和楔紧状态的力学方程，给出动态卡阻图和避免卡阻和楔紧状态发生的力／力矩条件。通过研究主动柔顺装配过程，分析了影响装配的几个重要参数之间的相互关系，得出插轴入孔的主动柔顺运动空间。这些研究成果为机器人装配的主动柔顺控制研究奠定了一定的基础。

智能机器与“蓝牙”技术集成研究策略

就智能机器和蓝牙技术的集成研究策略进行了详细阐述,提出了相互促进的几个热点问题。简单介绍刚完成的一个典型例子:基于“蓝牙”服务机器人研究。

吹笛机器人系统设计

本文介绍了吹笛机器人的结构和洞音、口风控制设计 ,并对机器人演奏控制程序设计作了介绍。最后 。

四旋翼飞行器硬件在环仿真实验平台的设计与实验

为了简化四旋翼飞行器控制器的设计和验证过程,设计了一个硬件在环仿真实验平台。首先,简述了硬件在环仿真实验平台的技术方案和软硬件组成。实验平台由地面站程序、四旋翼飞行器和Vicon运动捕捉系统组成。为了能够有效实时地控制四旋翼飞行并实现飞行器与地面站之间的高速率数据传输,设计了一个有效的无线通信协议。其次,在此基础上,建立了四旋翼飞行器的动力学模型。之后,完成了PID控制器设计并用于验证实验平台的有效性和可靠性。最后,在实验平台上完成了四旋翼飞行器的悬停飞行实验,其结果表明四旋翼飞行器能够很好地跟随地面站的控制命令,证明了实验平台的可行性和有效性。

CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.

基于加速度信息修正的四旋翼位置估计算法研究

针对单一的微传感器无法准确进行四旋翼无人机空间定位的问题,设计了一种多元信息融合的互补滤波算法用于无人机空间位置估计。该算法的核心思想为利用一类通用的辅助传感器如气压传感器,全球定位系统(GPS)以及微基站的测量信息对加速度传感器的测量信息进行实时修正,然后利用修正后的加速度信息积分估计四旋翼无人机的空间位置。本文在自主研制的飞行控制平台上验证了这种互补滤波算法的有效性。通过对比实验验证,利用本文设计的互补滤波算法可以使得无人机运动速度估计值以及空间位置估计值无偏差的收敛。飞行实验证明,将该互补滤波算法输出的速度以及位置估计信息应用于位置控制器中,可以实现无人机稳定的位置控制。

板级电子封装在跌落冲击载荷下的动态响应分析

随着微电子封装密度的提高,板级封装在跌落冲击载荷下的可靠性成为人们关注的焦点。为了更深入地了解板级电子封装在跌落冲击载荷下的动态响应,两对边固定另两对边自由的板级封装被简化为二维多自由度系统,忽略IC器件对系统振动的影响。为提取冲击脉冲特性以便随后的分析,首先通过实验得到板级封装跌落冲击加速度在时间域和频率域的曲线,结果表明冲击脉冲在低于2 000 Hz时具有较高的冲击能。随后采用梁函数组合方法得到板级封装低于2 000 Hz的模态函数。基于模态函数,采用模态组合方法分析了板级封装在JEDEC标准跌落冲击载荷(正弦脉冲,峰值1 500 g,持续时间0.5 m s)下的挠曲响应和加速度响应,最大挠曲约2.2 mm,中心点的加速度响应峰值约2 000g。理论分析结果与有限元分析结果、实验结果进行了对比,具有较好的一致性。同时分析表明板级封装在振动过程中,第一阶模态是主要的。

基于表面肌电信号与近红外光谱技术联合解码的仿人假手控制系统

表面肌电信号（surface electromyography,s EMG）,是肌肉收缩时复杂的表皮下肌肉电活动在皮肤表面处的时间和空间上综合的结果。s EMG信号广泛应用于人机接口（human computer interface,HCI）中,以帮助识别使用者的身体运动,并将其转换为控制命令发送给外部设备。

基于共空域频谱模式的少通道运动想象分类

针对少通道脑电数据采集如2～3通道的情况下,利用每个通道信号的2～10个延时来扩展EEG信号的通道数,然后再利用共空域模式CSP算法进行特征抽取。针对每个通道信号的延时选取问题,提出利用非参数化估计互信息熵的方法来选择最佳个数的延时因子。应用多个时延的共空域频谱模式(CSSP)算法,对2008年BCI竞赛数据集IIb中的9个受试者以及实验室采集的13个受试者的想象运动数据集分析,结果表明可以使两个数据集的平均Kappa系数分别达到0.6与0.34。该方法可以依据8～30 Hz内频段的区分度自动优化权重系数,从而提高少通道数目下想象运动的分类正确率。

基于流体动力学模拟腹腔温热化疗仪系统的设计

背景:腹腔温热化疗仪应用区域大剂量化疗和温热的协同作用,诱导腹腔内肿瘤癌细胞发生凋亡和坏死,其临床疗效已得到各国学者肯定。然而,当前国内腹腔温热化疗仪温度控制精度低,治疗效果不理想,无法满足治疗需求。目的:基于F2812及流体动力学仿真模拟,讨论了一种腹腔温热化疗仪的系统设计,以期优化参数,达到最佳温度控制精度,利用流体动力学仿真为最佳手术实施布管策略提供数值模拟数据。方法:基于F2812芯片的DSP控制器可快速响应控制加热及循环系统,提高系统温度控制精度。通过PID参数整定得到最佳控制参数;通过流体动力学仿真实验,模拟术中腹腔温度场及速度矢量场,优化腹腔布管策略。流体动力学仿真采用FLUENT软件,讨论了3种常见术中腹腔布管方式,并给出术中腹腔温度场分布。结果与结论:设计了可提高系统温度精度的温度采集控制模块,系统温度控制精度±0.3℃。通过FLUENT仿真结果发现闭腔三进两出方式即可满足治疗要求,并给出三维腹腔温度场分布情况。

面向上甑工艺的机器人作业系统研究

在白酒酿造工厂中,大部分工艺流程通常由人工完成。为了促进白酒酿造行业的工业自动化发展,减轻高重复性的人工劳作,现关注白酒酿造过程中的上甑环节,分析上甑师傅典型作业手法,设计一套面向上甑工艺的机器人作业系统。首先,提出一种基于样条曲线-高斯模型的上甑轨迹泛化编码算法,通过现场采集人工上甑的动作数据,将其导入泛化模型得到人工上甑工艺在空间中的轨迹特征;之后,分析人工上甑工艺特性,划分机器人上甑区域,设计甑料流速可控的末端料斗机构,并结合现场布局对每个区域的铺洒轨迹进行计算;为实现期望厚度的上甑工艺要求,建立机器人动力学逆解模型,根据机器人各关节负载限制得到每个区域的最大速度,结合末端料斗机构的伺服控制性能,制定上甑作业时铺洒厚度的控制策略;最后,通过多次上甑实验,验证了设计的机器人作业系统的有效性。

微阵列式表面肌电采集系统的设计

表面肌电信号是用于人-机交互接口的重要信号源。然而现有的表面肌电信号采集系统面临着高密度和便携性、高信号质量与低制造成本之间的矛盾,高通量采集系统主要为桌面式分析仪器,难以满足实际交互应用的需求。本文通过优化设计,完成了微阵列式表面肌电信号采集系统。将4个采集通道和相应的信号调理电路集成在单颗传感器上,提高了系统的空间分辨率。整个系统可同时采集4枚传感器共计16通道的12位精度表面肌电信号,采样率可达5 kHz。相较于商业系统,其成本更低,体积更加小巧便携。

腹腔温热化疗仪设计及其药液温度控制研究

通过综合运用热疗和化疗在肿瘤治疗方面的作用,腹腔温热化疗方法在抑制癌细胞腹膜转移、降低腹腔癌症术后复发率等方面取得了显著成效。针对当前用于实施腹腔温热化疗疗法的体腔热灌注系统存在的缺陷,设计了一套腹腔温热化疗仪,运用系统辨识方法建立了腹腔内热量交换过程的数学模型,设计了基于模型的流量-温度模糊控制策略,运用Simulink仿真优化了控制器结构。实验室模拟腹腔温热化疗实验表明,腹腔内药液温度上升平稳,腹腔内部、腹腔出口处的稳态温度均达到41℃,满足了腹腔温热化疗疗法对药液温度控制的要求。

面向COG的芯片识别与定位技术研究

COG是实现液晶模块高度集成化、薄型化的新技术。而芯片识别与定位技术,是开发自动COG邦定机所需的关键技术。基于视觉开发ActiveX组件FVX的功能特点搭建了视觉平台,对COG中待加工的芯片进行识别与定位。通过算法优化,达到了提高芯片识别能力和定位准确性的目的。

基于液压的柔性仿生触觉传感器设计

设计并研制了一种柔性仿生触觉传感器。传感器基于将液体压强转换为输出电压的原理,集成带有纹理的柔性接触面与三轴加速度计,可以实现触滑信息的采集。传感器采用了独立一体式的仿生手指结构设计,提高了系统的集成度与易用性。

柔性仿生触觉传感器系统集成设计

设计了一种轻量级的触觉传感系统,基于压敏电阻将压力信号转换为电阻变化的原理,进一步转换为电压信号进行反相滤波处理,通过低功耗蓝牙芯片CC2541读取并无线传递触觉信息。整个系统采用仿生手指结构设计,指尖覆盖与皮肤触感相近的硅胶,柔顺传递接触力。整个电路包含供电模块、电源管理模块、触觉采样处理模块和信号传递模块,集成在第二指节内。整个传感器系统集成度高,便于实际应用。

等长伸膝动作的运动单元放电特征分析

本研究基于表面肌电分解技术,分析伸膝动作中不同发力状态下大腿肌肉运动单元的解码准确性,并对比神经特征和肌电特征在肌肉激活程度估计中的效果. 12名大学生分别以2种发力速度和4种发力等级完成伸膝动作的等长收缩.实验同步采集受试者股内侧肌和股外侧肌处的高密度表面肌电信号和伸膝动作收缩力.基于卷积核补偿算法解码肌电信号得到运动单元动作电位,提取神经特征用于收缩力的互相关分析.结果发现,对于股内侧肌,2种任务及4种收缩力等级下平均解码得到(7±4)个运动单元,股外侧肌平均解码得到(9±5)个运动单元.它们的平均脉冲信噪比(pulse-to-noise ratio,PNR)为30.1 d B,对应解码准确率大于90%.股内侧肌的两种神经特征与力之间的平均相关性分别为(0.79±0.08)和(0.80±0.08),股外侧肌的两种神经特征与力之间的平均相关性分别为(0.85±0.05)和(0.85±0.06).综上可见,基于肌电分解技术可以准确识别不同发力状态下大腿肌肉的运动单元放电活动,并且运动单元放电频率与伸膝动作力高度相关,研究结果可用于运动康复、运动训练及人机接口等领域.