基于细胞内应变评估的卵母细胞去核方法及在机器人化克隆中的应用

自1996年第一只克隆羊诞生,克隆技术就由于其在动物育种方面的巨大潜力而得到了大量关注。体细胞核移植技术是动物克隆的核心,其操作过程非常复杂,不可避免地造成细胞内损伤。通常来说,只有不到1%的重构胚胎能够发育成克隆动物,克隆的低成功率是制约其广泛应用的主要原因之一。为此,本文提出了一种基于细胞内应变评估的卵母细胞去核方法,来减少体细胞核移植中的潜在细胞内损伤,从而提高克隆成功率。首先,论文根据细胞内速度场计算细胞内应变,进而将内应变作为评价标准来优化去核操作;在此基础上,开发了一套机器人批量体细胞核移植系统,用于实现机器人化克隆。实验结果表明,本文方法将体细胞核移植后的胚胎囊胚率从10.0%提高到20.8%,并成功获得17头克隆小猪,这是世界首批由机器人完成克隆操作获得的克隆动物。对比手动核移植操作,本文将克隆成功率从平均0.73%提升到了2.50%,大幅提升了克隆效率。与此同时,基于细胞内应变的去核方法有望应用于其他生物操作,并建立一种通用的减少细胞内损伤的细胞操作规范。

中国科学院院士丁汉:机器人化智能制造

当前,数字经济方兴未艾,智能化、网联化、柔性化制造加速推进。人工智能、云计算、大数据、新材料、微电子、工业互联网、工业视觉等技术的进步,为机器人的高度智能化奠定了基础。机器人作为多学科交叉的新兴门类,将是发展前景广阔的朝阳产业。相信,发挥好机器人的撬动作用,不仅能让制造业提质增效,还有望开辟新领域、新赛道,为制造业发展创造新机遇。本期将分享中国科学院丁汉院士对机器人化智能制造的研究进展,以及对未来发展趋势的展望。

一种机器人化的多功能护理床及其控制系统

为满足目前日益提高的家庭护理要求,将机器人的多轴协调控制技术应用于护理床的控制,研制了一种机器人化的多功能护理床.该护理床通过各个床面板之间的协调运动,采用单动或联动方式来实现各种位姿,并通过语音或键盘来控制进行多位姿的运动.护理床的控制系统由主控制模块和辅助控制模块两部分构成.其中主控制模块采用单片机进行控制,这样既可降低成本,又可保证护理床操作的灵活性和可靠性;辅助控制模块包括语音识别和语音回放两部分的功能.实际使用效果证明了所研制的护理床的实用性和有效性.

煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展

基于煤矿巷道掘进智能化、无人化的发展要求,综述了悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术和掘锚一体化掘进技术3条掘进作业线的国内外发展现状,依据国家煤炭安全监察局发布的《煤矿机器人重点研发目录》中对煤矿掘进机器人的规划,从感知、决策、执行3个层面分析了煤矿掘进机的机器人化应具备的特征,感知层通过多类传感器对煤矿井下巷道环境信息进行采集感知,决策层分析和求解作业任务,并融合感知层传输的环境信息,制定规划出最适合的控制策略,执行层接收决策层的指令,对机器人化掘进群组的位姿和运动进行控制。系统阐述了机器人化掘进群组关键技术:掘进机器人的自主定位、煤岩识别与自动截割、远程监控与故障检测等技术;临时支护机器人的自动支护技术;钻锚机器人的平行钻锚技术;辅助装载输送机器人的同步运输技术等。对比分析国际先进机器人化掘进装备和群组,结合我国煤矿巷道掘进技术与装备的现状,提出了煤矿掘进机的机器人化技术与装备发展思路和研究方向:冲击致裂-快速掘进新技术;远程前探-精准惯导新技术;协同掘支-自适护顶新装备;钻锚一体-智能锚固新装备,实现钻探-掘进-支护-锚固-运输协同作业的机器人化掘进群组快速掘进技术,最终达到煤矿巷道掘进作业少人化、无人化的目标。

机器人化采煤设备系统及控制模式探讨

机器人化采煤设备是煤矿机械研究的重要方向,因此,基于逻辑机器人的概念,建立了一个由矿长、队长、操作工等机器人和可控设备组成的机器人化采煤设备系统模型,设计了一个网络化的机器人化采煤设备系统控制方案,该方案的通信主干线采用高速以太网连接,地面上有多台远程逻辑机器人,它们分别按各自的职责对远程设备进行操作,井下每台设备都有一个支持网络的本地机器人,直接对设备进行操作和控制。

基于AFM的机器人化纳米操作系统综述

对基于扫描隧道显微镜(Scanning tunnel microscope,STM)及原子力显微镜(Atomicforcemicroscope,AFM)的纳米操作技术发展进行阐述,针对其中存在的主要问题,引述出机器人化纳米操作的必要性。接着,对国内外机器人化纳米操作系统的研究进展、现状及存在的主要问题进行详细分析,提出基于AFM的机器人化纳米操作系统的结构原型,并指出实现机器人化纳米操作所需解决的关键技术问题及相应的解决方案之一,为进行深入的机器人化纳米操作研究提供了可以借鉴的研究方向。

基于AFM的机器人化纳米操作中纳观力的初步研究

针对基于原子力显微镜(AFM)的机器人化纳米操作,对探针作用下探针—基片—微粒之间纳观力的作用规律进行了初步分析.指出起主要作用的纳观力为范德华力、接触斥力、纳米摩擦力、毛细作用力以及纳米静电力等五种,并初步推导了各种纳观力的表达形式.通过力—距离曲线仿真与实验验证了所进行分析的合理性;该分析有助于进行纳米操作的精确控制.

机器人化螺旋铣孔运动的矢量建模与仿真

为满足现代飞机机身组件高效精密制孔的装配需求,提出一种新型的机器人化螺旋铣孔系统,以弥补现有机器人钻孔系统柔性加工能力的不足。通过对螺旋铣孔机理的简要分析,构建了两种典型的机器人化螺旋铣孔加工方式,比对了两种加工方式的优缺点。运用矢量分析法,建立了两种螺旋铣孔运动的矢量方程,并给出了相应的矢量表达式。通过刀尖轨迹的运动仿真,验证了矢量方程建立方法的可行性与正确性。

机器人化柔性自动坐标测量系统的研究

本文建立了由ＣＡＤ技术、计算机视觉技术和计算机辅助检测规划（ＣＡＩＰ）技术与数控坐标测量机（ＣＮＣ—ＣＭＭ）集成形成的机器人化柔性自动坐标测量系统（ＲＦＡＣＭＳ）。ＲＦＡＣＭＳ将计算机视觉和ＣＡＩＰ引入ＣＮＣ—ＣＭＭ，极大地提高了ＣＮＣ—ＣＭＭ的柔性化和自动化程度；利用ＣＡＤ数据库中的工件信息，是ＲＦＡＣＭＳ集成到柔性制造系统（ＦＭＳ）或计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）的基础。文中给出了ＲＦＡＣＭＳ的工作原理。实验结果表明本文方法有效可靠。ＲＦＡＣＭＳ可以集成到ＦＭＳ或ＣＩＭＳ中，实现完整的设计、制造、检测循环。

机器人化铲掘机基于CAN总线的控制系统研究

本文介绍了一种新型的基于 CAN总线的现场总线控制系统 (FCS) ,用于机器人化铲掘机的现场控制 ,文中着重阐述了系统的体系结构和各智能控制模块的功能特性 .与传统的集中控制相比 ,具有结构简单、可靠性高、实时性好等特点 。

机器人化护理床及其控制系统

针对目前国内人口老龄化严重的问题设计了一种具有抬背、曲腿、左右翻身、语音控制、生理信号采集、网络视频监护及智能家居等多种功能于一体的新型机器人化护理床。利用机器人的行为规划和多轴控制的技术实现了护理床抬背及翻身同时蜷腿等人性化护理功能,并运用模糊控制理论的模板匹配算法实现了不同语音控制指令的鲁棒性,建立了病人与护理床的友好的交互方式。对所设计的系统进行了试点试用,试用结果证明了所设计的病床的实用性和可靠性,充分满足了病人的需求。

机器人化液压挖掘机的运动学建模和仿真研究

应用机器人运动学的原理 ,采用 Denavit- Hartenberg方法 ,建立了挖掘机工作装置的三维几何运动模型 ,研究了挖掘机铲斗姿态表示的坐标变换过程 ,并用Open GL和面向对象方法对其进行了三维运动学仿真。

机器人化悬臂式掘进机液压行走驱动系统建模

为了解决机器人化悬臂式掘进机行走控制问题,在对该掘进机液压行走驱动系统的工作原理分析的基础上,建立了该系统的数学模型。该数学模型悬臂式掘进机行走驱动系统中电液比例方向阀的电压与阀芯位移关系式和流量方程、液压马达的流量与扭矩方程、比例方向阀的阀芯位移与液压马达角速度关系方程以及方向阀的输入电压与液压马达角速度的传递函数。仿真实验结果表明,所建立数学模型与实际基本吻合,为机器人化悬臂式掘进机性能分析和控制系统设计提供了实用的数学模型。

机器人化摊铺机的关键技术研究

本文研究了机器人化摊铺机设计中的若干关键技术 ,包括其人机一体化系统的构建策略、车体行为控制技术、输料分料控制和自动找平控制 ,讨论了基于智能控制的系统实现方法和 L TU12 5 A沥青混凝土自动摊铺机的设计方案。

新型可重组机器人化机床的研究开发

开发先进制造装备、提高现有制造装备的能力和利用率 ,是提高制造企业效益的有效措施之一。从可重组角度探讨了制造装备的组成部分和接口问题。讨论了加工中心和机器人的功能和结构的同异。阐述了压力配合插入装配作业的要求。为了保证作业质量、提高作业效率 ,针对插入装配特别是压力配合插入装配要求 ,阐述了可重组的机器人化加工中心和机器人化钻削 /装配机床的设计特点。介绍了两种可重组机器人化机床样机的建造 ;

深部综掘巷道机器人化超前支护方案与最佳支护时机研究

综掘工作面为顶板垮落、片帮等事故多发区,且随着煤炭开采深度的增加,安全问题更为严峻,严重威胁着煤矿工人的人身安全。超前支护是事故预防和安全保障的有效途径之一。基于自主设计的机器人化自移式支锚联合机组,提出了综掘巷道超前支护方案和支护时机的概念,阐述了支护机器人的结构与工作原理。以旗山矿地质条件为例,建立了巷道围岩-超前支架力学耦合模型,采用数值模拟分析了不同支护时机下巷道围岩变形与支架受力情况。结果表明:顶板下沉10~15 mm时,巷道围岩承载能力较强,平衡后顶板最大下沉量最小,约29.64 mm,超前支架顶部受力最小,约0.13 MPa,有利于超前支架的设计与巷道安全支护,为最佳支护时机。总结了综掘巷道最佳支护时机的确定方法,为利用巷道围岩的自承载能力、减小巷道围岩变形、降低巷道支护成本、提高巷道支护效率和安全性提供了思路。

基于PLC控制的机器人化炉渣装载机

介绍了一种新型的机器人化炉渣装载机的研究背景、基本组成和工作原理,并着重论述了以PLC控制为核心的控制系统的硬件组成、系统的多机通讯和具有容错和纠错功能的软件设计.

机器人化遥控铲掘机现场CAN总线控制系统研究

介绍了一种基于现场CAN总线的机器人化遥控铲掘机FCS系统的特点和优点 ,提出了新的以CAN总线为基础的机器人化遥控铲掘机分布式控制系统结构模型 ,此系统与传统的现场控制系统相比具有结构简单、可靠性高。

机器人化多功能护理床的研究与开发

本文详细论述了针对缺乏自理能力的老年人、残疾人设计的机器人化多功能护理床的基本结构和功能,介绍了这种多功能护理病床机器人化控制技术和语音操作技术。护理床将帮助老年人恢复部分的生活自理能力,进而有力地促进了我国的医疗保健事业的发展。

机器人化遥控铲掘机现场CAN总线控制系统研究

本文介绍了一种基于现场CAN总线的机器人化遥控铲掘机FCS系统的特点和优点 ,提出了新的以CAN总线为基础的机器人化遥控铲掘机分布式控制系统结构模型。此系统与传统的现场控制系统相比具有结构简单 ,可靠性高 ,实时性强等特点 。