融合A^(*)和TEB算法的巡检机器人路径规划研究

针对激光雷达智能巡检机器人在复杂环境下静态障碍物路径规划复杂,动态障碍物躲避效果不佳等问题,提出一种路径规划融合算法以提高机器人避障效果。采用Karto-SLAM进行激光SLAM建图,将A^(*)算法与TEB算法有效融合完成机器人的全局路径规划与局部路径规划。仿真实验与实测表明,通过Karto算法所建地图的平均误差约为1.259%,A^(*)与TEB的融合算法在完成单一A^(*)算法最优路径生成的同时还具备良好的避障功能,有效避障率达到90%以上,满足巡检机器人移动避障等要求。

基于垂直切片的点云空洞补全算法

针对三维扫描设备在复杂环境物体建模时容易产生大量点云空洞的问题,提出了一种基于垂直切片的点云空洞补全算法,即对滤波处理后的点云进行垂直切片与三维信息分离处理,提取出易于处理的二维点集信息,通过二维曲线补全算法补全二维空洞,并结合三维信息分离阶段的第三维信息进行升维处理,再采用体素滤波的三维栅格大小对补全点云进行密度重建,达到与非补全点云相同的密度信息。点云测试试验结果表明,原始点云空洞能够被成功补全。与其他算法相比,其平均耗时和补全速度均最优,补全效果良好,在应对大型点云中的空洞问题时能够达到快速补全与密度重建的目的。

基于骨架地图的全覆盖路径优化方法

提出了一种基于骨架地图的全覆盖路径优化方法,旨在解决扫地机器人覆盖算法全局路径规划拐点较多、清洁率低等问题。该算法首先对激光雷达扫描得到的栅格地图进行处理,去除地图的细小噪点和离群点等干扰,接着抽取骨架生成骨架地图,再在该地图上进行路径规划。实验表明,在选用的实验环境下,路径的拐点数减少15.64%,实际清洁率提高至98%,从而降低了机器人实际工作的能耗。

基于PointNet的三维点云部件分割的抗干扰研究

三维点云部件分割的训练预测模型是复杂多样的,影响分割结果的因素有很多。针对深度神经网路设置不同的参数对分割精度的影响,提出在经典点云网络模型PointNet上选择不同的激活函数与优化器进行抗干扰研究。首先将网络中数据采样数、学习率、批量大小等参数确定,其次修改激活函数与优化器参数并在ShapeNet数据集上进行实验对比。实验结果表明,在PointNet网络模型中选择ReLU激活函数与SGD优化器测试精确度达到88.39%。

疏水化工艺在数字化超微量微注射中的应用

在生物医学和微化学分析领域 ,基于玻璃微针的微注射系统由于玻璃基质的亲水性 ,在微注射过程中会出现渗流、回流的现象 ,影响注射效果 ,不利于微注射量的检测和控制 .本文介绍的疏水化工艺通过将微喷嘴(微针 )内外表面特定区域进行疏水化处理 ,对微流体进行数字化驱动和控制 ,可改善微流体流动特性 ,提高微注射效果 ,使液滴按一定规律以球形颗粒喷射 ,有助于微流量的精确检测和微喷射的精确量可控 .

基于微流体数字化技术的流式细胞术的设计

针对流式细胞术的核心之一——单细胞的液流驱动系统,提出了基于微流体数字化驱动-控制技术实现单细胞排列及输出的方法,分析了单细胞流的驱动机理,通过对流动室施加数字化可编码的高频驱动脉冲,细胞从连续的鞘液流中分割成单细胞流输出。设计了一种流式细胞仪核心部分石英微流动室,并采用石英玻璃精细加工而成。进行了人体外周血淋巴细胞的驱动实验研究,可通过荧光显微镜实时观测微通道内的单细胞流动情况,方法简单,操作方便。

石英微流体器件制备仪的研制与实验研究

为获得良好微流动特性的耐高温透明微流体器件,设计了一种制备石英玻璃材质的透明微流体器件的多功能制备仪。利用玻璃材料加热到热熔融状态可进行塑形的特点对石英玻璃毛细管进行拉制、锻制、开孔、焊接,制备出微米级的微针、微管道、微三通等微流体器件。在样机上进行了基于温度、拉力二因素的实验,分析了各参数对微流体器件几何尺寸的影响。该仪器结构简单、成本低廉、功能多样化。

基于PMMA的微流控芯片的微液滴制备与控制

论述了以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为盖板和底板、以聚酯膜为通道层的微流控芯片的制作流程。设计并制作了多个形状不同的微流控芯片,进行了实验研究和数据分析,系统研究了T型微通道法液-液两相产生微液滴的过程。分别从微流控芯片的通道尺寸、形状和流量比三个方面探讨了T型微通道法产生微液滴的尺寸、频率和形状的变化规律。同时进行了微液滴分裂的基础实验研究,使用多相流法通过液相间的剪切力和表面张力的作用使母液滴分裂成两个子液滴。通过改变微通道的宽度,研究了微液滴分裂产生子液滴的比例大小的变化规律。

微化学反应的微流体数字化实现及实验研究

提出一种新的基于微流体数字化技术的微化学反应方法,该方法通过对微喷嘴施加小幅可控的脉冲惯性力,对参加反应的微流体进行数字化传输和喷射生成微液滴,进而在混合腔内碰撞聚合实现溶液间的微反应。微反应过程中,每个驱动脉冲喷射出一颗微液滴,反应的节拍既可是连续的也可是编码的,因而可对微反应过程实施有效控制。通过改变微喷嘴内径和驱动频率,可调整微反应的速度和时间。微反应器采用玻璃精细加工技术制造,内部既无可动件又无内嵌式微电路,结构简单、制造成本低,圆截面玻璃微流道光滑流畅,易于驱动。进行了金属卟啉荧光材料的合成实验,结果表明,数字化微反应器可大大缩短反应时间,降低反应温度。

IL-12和IL-18在实验性自身免疫性神经炎中的协同作用机制

目的:研究IL-12和IL-18分别在实验性自身免疫性神经炎(EAN)中的调节机制以及IL-12与IL-18的协同作用。方法:建立P0180-199特异性T细胞系。分别用IL-12或IL-18或者IL-12和IL-18进行体外干预,将不同处理组的T细胞回输到正常的大鼠体内,建立过继免疫的EAN动物模型。应用国际分级标准和临床评分对发病鼠进行临床评定;通过免疫组化检测不同组EAN鼠坐骨神经淋巴细胞浸润;ELISA法检测相关细胞因子的变化。结果:①在IL-12和IL-18共同干预的条件下,特异性T细胞TNF-α和IFN-γ的产生均增加;②与IL-12或IL-18组相比,IL-12+IL-18组大鼠临床发病明显加重,发病时间提前;③在坐骨神经标本中,与对照组相比,IL-12+IL-18组CD4+淋巴细胞浸润数量较多,而IL-12和IL-18组CD4+淋巴细胞浸润较少。结论:经IL-12和IL-18体外干预的P0180-199特异性T淋巴细胞,通过过继免疫给正常大鼠后,诱导出严重的EAN动物模型,表现出协同增强作用。

基于玻璃精细加工的数字化微流体器件的制备

介绍基于微特性系统数字化微流体器件的玻璃精细加工方法.将拉锻好的玻璃微管道嵌入预先设计加工好的宏流道中,组合成微流道网络;宏流道采用CO2激光雕刻机雕刻聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板而成,尺寸与玻璃微管道外径相吻合;微管道连接部通过PMMA微连接板连接而成,将基板与盖板进行热键合密封.该方法允许制造更细结构的微流道,可以灵活构建复杂的微流道,同时可保证微管道的连接和强度;圆截面玻璃微管道管壁光滑,流动阻力小.利用微流体数字化技术,对数字化微流体器件进行了实验研究,在微混合实验和微流式细胞中得到了较好的效果验证.

蓄电池充放电无线监控系统设计

针对目前煤矿蓄电池充放电监控系统存在体积庞大、布线复杂、数据吞吐量小等问题,设计了一种基于CC1101无线通信模块的蓄电池充放电无线监控系统。该系统利用CC1101的跨频功能实现对多个蓄电池组的同步监控;利用CC1101的阈值特性实现大数据包的快速续发和发送完毕的自动识别。测试结果验证了该系统的有效性和稳定性。

基于以太网的设备电源远程控制系统设计

为使工业现场设备电源实现网络控制,设计了一款基于STM32的网络电源控制系统,给出了系统软硬件设计方案。系统采用主控制器STM32F103及以太网控制器ENC28J60进行网络互联,采用μIP协议栈进行网络数据通信。进行了网络电源控制测试实验,结果表明可通过以太网对设备电源进行远程控制,并可接收工业现场实时信息数据。与传统电源控制系统相比,本系统具有智能化、集成化、远程化的特点。

基于深度学习的PCB缺陷检测方法研究

针对在PCB生产过程中出现漏孔、鼠咬、开路、短路、毛刺、余铜、灰尘、划痕等缺陷而影响其后期使用的问题,提出了一种基于Faster R-CNN算法的PCB缺陷检测方法。该方法以ResNet-101为基础骨干网络构建特征金字塔网络,采用Soft-NMS算法对预选框进行筛选,然后使用在线困难样本挖掘方法,将损失值较高的困难样本集中进行处理,提高网络对复杂PCB缺陷样本检测的精确度。实验结果表明,改进后的Faster R-CNN缺陷检测方法可以对各类PCB缺陷进行准确定位和分类,平均检测精度达到93.76%,相较于传统Faster R-CNN方法提高了24.5个百分点,对PCB缺陷全自动检测的研究有一定参考价值。

微反应器的制备与试验研究

设计了一种新型微化学反应器,该反应器采用玻璃精细加工技术,结合激光雕刻工艺制成,内部既无可动件又无内嵌式微电路,无须复杂的微加工技术,结构简单,制造成本低;分析了微化学反应的实现机理,通过对微喷嘴施加小幅可控的脉冲惯性力,对不同微流体通过数字化微喷射生成微液滴,在混和腔内碰撞聚合,完成溶液间的微反应。利用微流体数字化技术,对微反应器进行了试验研究,效果良好。

基于μC/OS-Ⅱ的绞车控制信号装置人机交互系统设计

为提高煤矿井下斜巷提升绞车的安全运行及信号自动控制,设计了一种基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的绞车控制信号装置串口屏人机交互系统。系统基于Cortex-M3内核微控制器STM32F101C8T6硬件平台,采用μC/OS-II实现绞车控制器与串口屏的数据通信,实现了绞车斜巷中各声光信号器历史数据记录、当前状态显示、打点、语音播报及绞车电机实时控制等。实验表明,采用μC/OS-II进行人机交互及绞车控制等多任务管理,增强了系统的稳定性,提高了系统控制的实时性。

农村精神分裂症患者家庭-社区康复治疗

目的:探索农村精神分裂症患者家庭-社区康复治疗。方法:采用随机抽样法。对4个镇农村精神分裂症患者(60例)随机分为康复组和对照组,由专职医师对康复组进行综合康复措施,对照组仅为上门随访。于入组前及康复后的3、6、8、12、15、20个月分别对两组患者的精神病评定量表(BPRS),阴性症状量表(SANS)及社会功能缺陷量表(SDSS)进行评估和比较。结果:康复前的对照组与康复组就以上量表测定无显著性差异,经实施康复治疗,两组有显著性差异。结论:农村精神分裂症患者家庭-社区康复治疗能够改善其精神病性症状,减轻阴性症状,减轻其社会功能残疾程度,并能培养患者家属成为家庭中不走的康复师。

基于多传感器融合的扫地机器人路径规划设计

基于STM32F103ZET6单片机设计了一款集陀螺仪、超声波、红外测距、防跌落等多传感器融合的扫地机器人,该设计采用增量式航迹推算算法和MPU6050陀螺仪相结合进行定位,采用前进转向式的迂回式扫描法实现遍历,同时采用离散增量式PID调速算法,精确控制机器人前进、转向、后退等运动。结果表明该设计清扫覆盖率高,耗时时间短。

煤矿井下机车蓄电池参数监测系统设计

为了给煤矿井下电机车阀控蓄电池均衡充电提供参数依据,提高蓄电池使用寿命,设计了一种阀控蓄电池组单体参数在线监测系统。基于STM32微控制器设计了中继广播通讯电路传输方式,实现了蓄电池组各单体采集模块的参数向主控模块的快速传递,降低了系统的复杂性。进行了阀控蓄电池参数采集实验,结果表明采用中继广播通讯方式进行蓄电池参数采集快速、准确、可靠。

融合NDT的2D激光数据扫描匹配遗传算法

针对激光数据扫描匹配中正态分布变换(NDT)算法在初始误差较大的情况下容易陷入局部极值的问题,提出了一种融合NDT的遗传算法(NGSAM)。引入NDT构建栅格,同时建立查找表加快求解速度,利用遗传算法搜索当前激光帧扫描数据和参考激光帧扫描数据的最优匹配。仿真实验结果表明:该算法在激光数据扫描匹配问题中取得了很好的效果,进一步提高了移动机器人的定位精度。