检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

开颅手术机器人导航与运动控制研究

开颅手术机器人导航与运动控制研究

作者：韩定强北京理工大学

学位级别：硕士

开颅手术是脑肿瘤最主要的治疗方法,通常使用机械设备打开患者颅骨,从而进行颅内手术。目前,在开颅手术当中所使用的手术器具主要为颅钻和颅铣,质量均在1kg左右,在手术过程中需要医生直接手持颅钻或颅铣进行长时间负重操作,手术过程对... 详细信息

开颅手术是脑肿瘤最主要的治疗方法,通常使用机械设备打开患者颅骨,从而进行颅内手术。目前,在开颅手术当中所使用的手术器具主要为颅钻和颅铣,质量均在1kg左右,在手术过程中需要医生直接手持颅钻或颅铣进行长时间负重操作,手术过程对医生的依赖较大,若是稍出差错,则容易钻破硬膜,造成二次损伤;另外手术过程中缺少导航,对于手术器具当前位置全凭医生的手感和经验来判断,具有一定盲目性。随着机器人技术的不断进步,通过机器人把持手术器具来辅助医生完成手术已逐渐成为可能,并且可以大大地提高手术的安全性和精确性。本论文以开颅手术中的颅骨钻孔与铣削为研究背景,针对目前开颅手术过程中存在的不足以及术中对机器人的临床需求,开展对开颅手术机器人导航和人机交互控制两方面的研究。突破术中实时导航、手术配准以及手术机器人力感知、人机交互控制等关键问题,为机器人辅助开颅手术的应用提供技术方法和实验数据支持。本文的主要内容如下:（1）开颅手术机器人的系统设计。根据手术过程和需求确定了开颅手术机器人的功能参数要求,将开颅手术系统而分为手术机器人、机器人控制平台、上位机软件、导航系统四个部分进行详细设计。（2）术前注册与术中导航算法。基于PCA（主成分分析法）完成点云初配准,基于kd-tree搜索完成ICP点云精配准,提高注册的效率和精度;在术中导航上采用双重定位机制来提高手术过程的安全性。（3）机器人的运动学和交互工作空间分析。采用DH法对机器人进行运动学建模并求解其正运动学;采用速度逆解的方法求解其逆运动学,并基于阻尼最小二乘法对运动过程中的奇异点进行规避,最后基于蒙特卡洛法分析机器人与人交互的工作空间。（4）基于双六维力传感器的交互控制算法。提出一种基于i Ta SC框架的力/位/阻抗混合控制方法。求解机器人的柔顺度矩阵,从而建立起机器人和患者之间的交互控制模型;采用刚度矩阵建立起医生和机器人之间的交互控制模型。最后通过力/位/阻抗混合控制的方法实现了在铣削过程中机器人运动的控制。（5）实验研究。首先设计了多组实验对机器人的定位精度、力控性能进行验证,然后进行了多组模型实验和动物实验,结合术中交互力数据以及手术过程中血管破损、硬膜破损等情况,证明了开颅机器人系统的安全可靠,并为进一步控制算法优化提供了依据。

关键词：开颅机器人手术导航人机交互力/位/阻抗混合控制

基于CFD和PIV的扭转挡板式反应釜流场特性研究及挡板优化

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于CFD和PIV的扭转挡板式反应釜流场特性研究及挡板优化

作者：韩定强西南大学

学位级别：硕士

搅拌反应釜具有良好的操作性能和适用性能以及高效的混合性能,被广泛运用于农业发酵行业中。挡板作为搅拌反应釜的关键部件,影响着反应釜内物料的混合。目前,直挡板被广泛运用,但直挡板的混合性能、滞留气体能力以及功耗不能满足某些搅... 详细信息

搅拌反应釜具有良好的操作性能和适用性能以及高效的混合性能,被广泛运用于农业发酵行业中。挡板作为搅拌反应釜的关键部件,影响着反应釜内物料的混合。目前,直挡板被广泛运用,但直挡板的混合性能、滞留气体能力以及功耗不能满足某些搅拌系统对高效、绿色、节能的要求。如在蔗糖利用出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖的这一农产品深加工过程中,直挡板性能并不满足该发酵系统对气体、混合性能以及节能的需求。因此,本文开发了一种扭转挡板,旨在提高搅拌反应釜的混合性能和滞留气体能力,减少反应釜能量消耗,同时为普鲁兰多糖生产提供一种性能优良的挡板,满足人们对反应釜高效、绿色、节能的追求。为检验扭转挡板的混合性能、滞留气体能力以及能量消耗特性,本文以直挡板为对照组,粒子图像测速技术(particle image velocimety,PIV)和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)为方法,对扭转挡板的流场进行了研究,分析其性能特点,主要研究内容与结论如下:(1)采用分离涡模型(DES)对直挡板式反应釜进行单相流仿真,获取搅拌反应釜的流场信息,并与PIV实验测得数据进行对比分析,结果表明DES预测的轴向速度、径向速度和湍动能与PIV实验结果具有较高的吻合度,即DES可准确的模拟搅拌反应釜流动状况。(2)使用DES对扭转挡板式式反应釜的流场进行了研究。以直挡板式反应釜为对照组,功率、速度、湍动能、最大Lyapunov指数为评价指标分析扭转挡板式反应釜性能特点。结果表明,在搅拌转速120r/min时,扭转挡板式反应釜可节约功率4.6%。在搅拌反应釜下部,扭转挡板产生的轴向速度和径向速度的最大Lyapunov指数均低于直挡板,但在搅拌反应釜上部,扭转挡板产生的轴向速度和径向速度最大Lyapunov指数均远高于直挡板,尤其是轴向速度的最大Lyapunov指数高58.2%,即扭转挡板式反应釜下部的混沌混合效果略差于直挡板式反应釜,上部的混沌混合效果优于直挡板式反应釜,整体而言,扭转挡板式反应釜的混合性能有所提高。(3)测量不同质量分数的羧甲基纤维溶液(CMC)黏度,并与前期测量的出芽短梗霉生产普鲁兰多糖的发酵液黏度进行对比,结果表明,质量分数0.25%、0.5%、1%的CMC溶液可代表发酵过程的低黏度、中黏度、高黏度阶段发酵液。通过CFD建立搅拌反应釜的气液双相流模型,并使用双相流模型比较了直挡板式反应釜和扭转挡板式反应釜的气体分布情况和功耗,发现扭转挡板式反应釜的能量消耗更低、滞留气体能力更强,可节省功率约5%,提高气含率5.76%。以扭转挡板的扭转长度、扭转角度和搅拌桨安装高度作为控制因子,对每一发酵阶段进行正交试验,优化参数。经方差分析、极差分析以及综合评价分析,计算出发酵全过程最优组合方案为扭转长度90mm、扭转角度55°、搅拌桨安装高度40mm,并通过该方案实装成优化扭转挡板式反应釜。(4)通过PIV技术研究优化扭转挡板式反应釜在低黏度CMC溶液体系下不同平面的流场状况,并与直挡板式反应釜进行了对比分析,研究表明,在低黏度CMC溶液体系下优化扭转挡板式反应釜不利于反应釜底部的流体混合,但可促进反应釜内搅拌桨安装高度以上的流体混合。研究了搅拌转速、搅拌桨类型、搅拌桨安装高度对优化扭转挡板式反应釜流场影响,结果表明,在优化扭转挡板式反应釜中,为促进物料的混合,搅拌桨安装高度为40mm时最宜或者提高搅拌桨转速。

关键词：搅拌反应釜计算流体力学扭转挡板粒子图像测速

机械臂在未知环境下基于力/位/阻抗的多交互控制

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

机器人 2017年第4期39卷 449-457页

作者：段星光韩定强马晓东李建玺崔腾飞马安稷北京理工大学智能机器人研究所智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 中国人民解放军总医院神经外科北京100853

针对人-机械臂交互的不确定性以及环境的未知性,提出了一种基于速度控制的方法来研究人、机械臂和环境三者之间的交互问题.首先通过在机械臂末端安装2个6维力传感器来实现交互力的检测,并在末端工具连接处增加单自由度柔性环节来实现机... 详细信息

针对人-机械臂交互的不确定性以及环境的未知性,提出了一种基于速度控制的方法来研究人、机械臂和环境三者之间的交互问题.首先通过在机械臂末端安装2个6维力传感器来实现交互力的检测,并在末端工具连接处增加单自由度柔性环节来实现机械臂的柔顺性.其次,基于i Ta SC(instantaneous task specification using constraints)方法对机械臂与工具系统的柔顺度建模,在输出空间中建立起速度/位置与力的关系,实现机械臂与环境之间接触力的控制,通过刚度矩阵实现人对机械臂的拖动控制.另外结合力/位/阻抗混合控制方法实现了在安全区域约束下人拖动机械臂来完成一系列基于位置/力的任务,并与未知环境之间达到一个良好的交互.最后将提出的算法在UR5机械臂上进行轮廓跟踪任务的验证,实验结果表明该方法能达到一个较好的交互控制效果.

关键词：交互控制柔顺度力/位/阻抗控制轮廓跟踪

智能开颅手术机器人系统在开颅手术中应用的实验研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中华神经外科杂志 2020年第1期36卷 73-77页

作者：崔萌马晓东张猛段星光崔腾飞韩定强朱巍解放军总医院第一医学中心神经外科北京100853 北京理工大学智能机器人研究所 100081

目的探讨Cranibot智能开颅手术机器人系统在开颅手术中应用的精确性、效率性及安全性。方法应用解放军总医院第一医学中心神经外科和北京理工大学智能机器人研究所联合研发的Cranibot智能开颅手术机器人系统分别进行3种实验对象的随机... 详细信息

目的探讨Cranibot智能开颅手术机器人系统在开颅手术中应用的精确性、效率性及安全性。方法应用解放军总医院第一医学中心神经外科和北京理工大学智能机器人研究所联合研发的Cranibot智能开颅手术机器人系统分别进行3种实验对象的随机分组对照实验研究,包括8个3D打印的PVC颅骨模型、5只家猪离体头颅、5只在体巴马小型猪头颅。每种实验对象对称选择左、右侧各2个部位进行钻孔开颅,每个部位钻孔4个,形成一个方形骨瓣;随机选择头颅一侧的1个部位开颅为实验组,另一侧对称的部位开颅为对照组。实验组由机器人进行开颅,对照组由同一组操作者进行开颅。分别观察和测定两组的钻孔位置误差、开颅用时及组织损伤发生率。结果颅骨模型实验中,实验组的开颅钻孔位置误差和开颅用时分别为(1.87±0.66)mm、(6.64±1.15)min;对照组的相应指标分别为(3.14±0.73)mm、(8.06±1.10)min,差异均有统计学意义(均P0.05)。结论Cranibot智能开颅手术机器人系统能够提高开颅手术的精确性和效率性,但在安全性方面的验证需要进一步大样本的研究。

关键词：机器人神经外科手术人机系统模型,动物

基于ANSYS Workbench和ADAMS的振动式花椒采摘机仿真分析及参数优化

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

西南大学学报（自然科学版） 2021年第12期43卷 57-66页

作者：李瑞武逸凡李守太韩定强杨玲杨明金陈子文西南大学工程技术学院重庆400715

花椒是我国十分重要的经济作物,目前存在着采摘难、效率低、易伤手等问题,针对这些问题,本文提出了基于下桩采摘法的振动式花椒采摘方法,设计了一种振动式花椒采摘机,通过ADAMS软件对花椒枝和花椒果进行柔性体建模,采用广义力与传感器... 详细信息

花椒是我国十分重要的经济作物,目前存在着采摘难、效率低、易伤手等问题,针对这些问题,本文提出了基于下桩采摘法的振动式花椒采摘方法,设计了一种振动式花椒采摘机,通过ADAMS软件对花椒枝和花椒果进行柔性体建模,采用广义力与传感器结合的方式控制花椒果在振动过程中的脱落;对采摘机的传动机构和花椒果在振动过程中的受力情况进行理论分析以确定待优化参数,并使用ADAMS对采摘机进行运动学验证;通过ANSYS Workbench软件对采摘机振动台进行模态分析使激励频率避开固有频率,从而避免共振发生;使用ADAMS进行虚拟正交仿真试验,并对仿真试验结果进行极差分析和方差分析,获得采摘机最优结构和工作参数.试验表明,在振动频率为40 Hz、曲柄长度为250 mm、夹持高度为300 mm时脱落率最高.

关键词：花椒振动式采摘 ANSYS Workbench ADAMS 正交试验

基于CFD-PBM的50 L盐藻多糖发酵罐两相流模拟

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

西南师范大学学报（自然科学版） 2021年第4期46卷 114-121页

作者：赵行韩定强邹祥谢守勇杨明金西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715 西南大学中医药学院重庆400715

近年来发酵工业发展迅速,微生物发酵成为了获取目的资源的一种高效节能途径.在50L充气发酵罐内,选择生产岩藻多糖的阴沟肠杆菌发酵过程中第12,36,60 h的发酵液为研究目标,通过流变仪测量发酵液流动特性,使用CFD-PBM(Computational Fluid... 详细信息

近年来发酵工业发展迅速,微生物发酵成为了获取目的资源的一种高效节能途径.在50L充气发酵罐内,选择生产岩藻多糖的阴沟肠杆菌发酵过程中第12,36,60 h的发酵液为研究目标,通过流变仪测量发酵液流动特性,使用CFD-PBM(Computational Fluid Dynamics-Population Balance Model)耦合模型对三层搅拌罐中的气液两相流动和气泡破碎聚并进行了数值模拟,并以功率消耗和混合指数定量评价混合效果.结果表明:3个阶段的发酵液流变曲线均满足幂律流动特征;在搅拌过程中,发酵罐内形成了3个流动循环,气泡尺寸范围处于1~25.19 mm之间;发酵液黏度的上升使功率消耗和气含率增加,同时使发酵罐混合效果变差.CFD-PBM耦合的模型对于中型搅拌罐中的气液分散状况具有很好的模拟效果,能为生物搅拌罐的实时监测与控制提供参考和指导.

关键词：好氧发酵搅拌罐 CFD 群体平衡模型气含率

基于预测积分的分布式KF微电网电压频率控制

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

计算机应用与软件 2024年

作者：钟鸣韩如磊王宇强内蒙古自治区电力系统智能化电网仿真企业重点实验室内蒙古电力科学研究院

为了提高可扩展性并减少对通信网络的依赖，提出了一种基于预测积分的分布式卡尔曼滤波器微电网电压频率控制框架。预测积分作用机制加快了通信延迟时的恢复速度和频率，确保稳定功率共享。基于增强增量模型分布式扩展卡尔曼滤波器的状... 详细信息

为了提高可扩展性并减少对通信网络的依赖，提出了一种基于预测积分的分布式卡尔曼滤波器微电网电压频率控制框架。预测积分作用机制加快了通信延迟时的恢复速度和频率，确保稳定功率共享。基于增强增量模型分布式扩展卡尔曼滤波器的状态估计部署在电网边缘设备能够确保无通信的频率同步和基于全局测量的电压同步，从而在通信需求和计算复杂性之间提供平衡。最后在实时模拟器上的实验结果证明了提出方法的有效性。

关键词：预测积分微电网卡尔曼滤波器状态估计

不同产地五脉绿绒蒿HPLC指纹图谱建立及槲皮素含量测定

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

中成药 2024年第8期46卷 2711-2715页

作者：朱星昊陈瑞韩起蒋海强齐冬梅吴宗耀山东中医药大学中医药创新研究院山东济南250355 西藏藏医药大学创新型科研团队西藏拉萨850000 西藏军区总医院西藏拉萨850000 山东中医药大学实验中心山东济南250355

目的建立不同产地五脉绿绒蒿HPLC指纹图谱,并测定槲皮素含量。方法收集6个产地14批药材,采用聚类分析、主成分分析及正交偏最小二乘法分析进行考察。结果对照指纹图谱共标定了9个共有峰,相似度均为0.80以上。14批药材聚为2类,2个主成分... 详细信息

目的建立不同产地五脉绿绒蒿HPLC指纹图谱,并测定槲皮素含量。方法收集6个产地14批药材,采用聚类分析、主成分分析及正交偏最小二乘法分析进行考察。结果对照指纹图谱共标定了9个共有峰,相似度均为0.80以上。14批药材聚为2类,2个主成分累积方差贡献率为75.136%,峰8、7、1、4、6是区别不同产地药材的主要成分。槲皮素含量存在显著差异,拉萨产地最高,为0.1961%;那曲产地最低,为0.0075%。结论本实验建立了稳定性强的藏药五脉绿绒蒿HPLC指纹图谱及槲皮素含量测定方法,可定性定量评价药材质量。

关键词：五脉绿绒蒿产地 HPLC指纹图谱槲皮素含量测定

激光干涉诱导向前转移制备银微点及SERS特性研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国激光 2024年第16期 304-312页

作者：申惠娟翁占坤李昌立邓锂强韩太坤广东石油化工学院理学院佛山科学技术学院机电工程与自动化学院长春理工大学理学院

表面增强拉曼散射（SERS）技术在痕量检测等领域中具有重要的作用，制备周期性微纳结构，构建表面等离子体耦合体系，是当前实现高性能SERS基底的主要方法之一。鉴于传统周期性微纳制备技术成本高、效率低等不足，提出了激光干涉诱导向... 详细信息

表面增强拉曼散射（SERS）技术在痕量检测等领域中具有重要的作用，制备周期性微纳结构，构建表面等离子体耦合体系，是当前实现高性能SERS基底的主要方法之一。鉴于传统周期性微纳制备技术成本高、效率低等不足，提出了激光干涉诱导向前转移（LIIFT）技术，利用三光束LIIFT制备周期性Ag微点结构，并分析了结构基底的SERS特性。研究结果表明：基于LIIFT技术可以实现Ag微点结构的大面积、高效制备，并且通过调节三光束干涉光场周期，可以实现对Ag纳米颗粒的可控制备。最后，以典型食品添加剂罗丹明B(RhB)为检测对象，验证了Ag微点结构的SERS特性。该研究表明LIIFT技术是一种高效制备SERS芯片的有效途径，在食品、环境及生物工程等领域中具有潜在的应用价值。

关键词：激光技术激光干涉光刻激光诱导向前转移 Ag微点结构表面增强拉曼散射特性