一种新颖的用于触觉再现的平行菱形链连接模型

针对如何提高虚拟触觉再现的精度与实时性问题,提出了一种新颖的基于物理意义的平行菱形链连接触觉变形模型。该模型中各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,因而计算量小;改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便对不同的柔性体进行建模,系统中各个链结构单元的相对位移的叠加对外等效为物体表面的变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力。利用手控器对柔性体的接触变形和实时虚拟触觉反馈进行了仿真。实验表明所提出的方法适用于柔性体的触觉反馈计算,能够满足精细作业对虚拟现实系统的要求。

用于实时柔性触觉再现的平行菱形链连接模型

精度高且实时性好的柔性触觉变形模型是实现触觉再现系统的关键。提出了一种新的基于物理意义的平行菱形链连接触觉变形模型,系统中各个链结构单元相对位移的叠加对外等效为物体表面的变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力。使用Delta 6-DOF手控器,建立了触觉再现实验系统,对柔性体的接触变形和实时虚拟触觉反馈进行仿真,实验结果表明所提出的模型不仅计算简单,而且能够保证触觉接触力和形变计算具有较高精度,满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求。

Workload Net在工作负荷检测中的应用

检测工作负荷水平对于优化任务设计、资源分配以及提高认知表现和效率至关重要。考虑到个体间在承载工作负荷能力上的显著差异性,本文旨在构建一种具有普适性的深度学习模型——Workload Net,用以量化和监测个体工作负荷水平。该模型由三部分构成:基础网络、平行连接机制和回归网络。模型利用特征金字塔结构捕捉多尺度特征信息,并考虑任务执行过程中的时间片段内与片段间的关联性,以此增强对工作负荷水平的检测能力。通过与现有算法对比,验证了Workload Net模型在工作负荷检测任务上的有效性。

一种新型的攀爬蛇形机器人

针对蛇形机器人最常采用的三种关节连接方式:平行连接、正交连接和万向节连接,通过典型实例进行了工作空间的分析和比较,提出了一种具有万向节功能的P-R(pitch-roll)模块.该模块结构简单、便于控制,所组成的蛇形机器人理论上可以实现各种三维攀爬动作.最后通过研制的新型攀爬蛇形机器人样机,验证了P-R模块的可实现和灵活性.

一种新型的攀爬蛇形机器人

本文针对蛇形机器人最常采用的三种关节连接方式:平行连接、正交连接和万向节连接,通过典型实例进行了工作空间的分析和比较。提出了一种具有万向节功能的P-R(pitch-roll)模块,该模块结构简单、便于控制,所组成的蛇形机器人可以实现各种三维攀爬动作。最后通过所研制的新型攀爬蛇形机器人样机,验证了P-R模块的可实现和灵活性。

基于细观离散元方法的低渗透储层水力压裂数值模拟

针对连续介质理论研究水力压裂需预设裂缝界面单元的不足,引入离散元—颗粒流方法模拟低渗透储层的水力压裂行为。采用圆形颗粒模拟低渗透储层,通过Navier-Stokes方程描述压裂液的流体运动,建立了考虑流固耦合作用的低渗透储层水力压裂颗粒流数值模型。分析了颗粒间平行连接断裂的失效判据,讨论了基于N-S方程的低渗透储层水力压裂PFC-CFD流固耦合求解方法,揭示了不同参数对水力压裂裂缝起裂及延伸行为的影响。结果表明:起裂压力与最小水平主应力、颗粒法向接触刚度、颗粒法向及切向连接强度近似呈正比例关系,而裂缝最大长度及宽度与上述参数呈反比例关系;起裂压力、裂缝长度、宽度与最大水平主应力、切向接触刚度基本不相关。

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.

基于异丙醇填充和游标效应增敏的氢气传感器

采用高热光系数的异丙醇和平行连接结构,使基于Pt-WO_3敏感膜的法布里-珀罗氢气干涉仪灵敏度得到了大幅度提升。传感器的异丙醇腔由孔径126μm空心光纤和端面镀有银膜的单模光纤组成,结构紧凑且稳定。氢敏测试结果表明:干涉仪在0~2%(vol%)氢气浓度范围内的灵敏度为1.746 4 nm/%,响应速度快,重复使用性好。将两个具有微小腔长差的干涉仪通过2×2的耦合器平行连接,利用光学游标效应实现灵敏度放大,组合后的传感器达到了15.729 3 nm/%的高氢气灵敏度,并且两个干涉仪本身可以达到温度自补偿,大幅度降低了温度交叉敏感度。本文为制备灵敏度高、低成本、适用范围广的氢气传感器提供了一次有益的探索。

基于拉伸特征的B-Rep→CSG转换算法及其应用

边界表示(boundary representation,B-Rep)法和构造实体几何(construction solid geometry,CSG)法是目前应用最广泛的两种实体表示法,B-Rep→CSG转换也备受关注。B-Rep→CSG转换算法为一种半空间分割法,完全依赖三维造型引擎中的布尔运算,计算量大且不稳定。实际应用中已有大量具有拉伸特征的B-Rep模型:可将整个模型或模型的一部分看作由二维图形沿一定方向拉伸而成。通过将三维模型的B-Rep→CSG转换问题变为二维图形的B-Rep→CSG转换问题,从而避免对布尔运算的依赖,为此,提出基于拉伸特征的BRep→CSG转换算法。首先,得到拉伸边具有相互平行性、首尾相连性、方向相反性、唯一连接性4个拉伸特征,然后,基于这些特征提出基于平行边连接图的拉伸特征识别算法,最后,结合拉伸特征识别算法、基于环收缩的模型分割算法和基于顶点可见的多边形分割算法,提出具有拉伸特征的三维模型的B-Rep→CSG转换整体解决方案。将本文算法集成至自主研发的粒子输运可视建模(COSINE visual modelling of particle transport,cosVMPT)软件,并基于cosVMPT对3个专门构造的例题和1个实际应用实例进行了测试,测试结果证明了本文算法的有效性和优越性。

新一代机床的设计

现代机床制造业的任务是生产高效可靠多功能的机器,且机器自身的成本和由其制造的产品成本要低。为满足这些要求,可充分利用模块工艺原理和空间平行连接机构的优点。通常,解决机器制造任务的基础是工艺过程,为实现工艺过程,需建立这样或那样的技术系统。实践表明,工艺过程与技术系统的结构相互关联。在这方面,最好的示例是建立面向实现模块工艺的新一代机床。1.模块工艺模块工艺要求一个模件的所有表面可在一台机床上按工艺过程完成加工,这种工艺过程俗称工艺模块。模块工艺能用最简单方法保证各表面的相互位置精度,简化了各工序间的尺寸联系。实现工艺模块的机床。

Design and implementation of a SPMD simulation platform

This paper describes the design and implementation of HITASE, a general-purpose architecture Simulation Environment for evaluating performance of parallel machine architecture. This simulation environment is designed for SPMD parallel machines and implemented by using program-driven methodology. Compared to other similar simulation systems, our simulation environment has strong generalities, and can study new architecture, such as a reconfigurable multistage interconnection network.