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关键词： 动物机器人   神经电刺激   行为控制模型   神经电刺激专用芯片  

摘要： 机器人鸽是以活体鸽子为本体,其运动行为可通过神经电刺激控制的动物机器人。与传统的机器人不同,动物机器人依靠动物自身视、听及感觉能力感知周围环境,依靠自身体能运动,具有高度的智能和卓越的运动能力。机器人鸽运动速度快,活动范围大,在空中搜救或侦查等方面具有潜在的应用价值,研究意义重大。本文在深入研究神经电刺激的基础上,详细讨论了动物机器人行为控制模型的研究方法,设计了动物机器人神经电刺激的电路和系统,并通过实验室环境中的机器人鸽行为控制实验验证了上述方法和系统的有效性。进一步地,开展了自由空间环境中机器人鸽飞行控制的方法研究和实验验证。并详细讨论了神经电刺激专用芯片的设计方法,完成了专用芯片的版图设计和仿真验证。本文提出了“交叉验证-同源移植”的动物机器人行为控制模型的研究方法,成功探索出高效的动物机器人行为控制模型-“虚拟恐惧”行为控制模型,并通过机器人鸽行为控制实验证明了该行为模型的有效性。与先前的“虚拟奖赏”行为控制模型相比,基于本模型的动物机器人无需预先训练即可具有运动行为的人工调控功能,具有更高的效率。本文提出了多模式神经电刺激方法,设计了多模式神经刺激电路和系统,并通过实验测试和实验数据分析,探索出优化设计方法,提高了系统的输出精度。基于上述系统开展机器人鸽行为控制实验研究:首先在单一固定刺激模式下分别实验验证本文所提出的三种刺激模式的有效性。其次开展了在三种刺激模式下随机变换输出的机器人鸽行为控制实验研究。最后对比分析单一刺激和随机刺激的实验结果。对比结果表明随机变换的刺激模式比单一固定的刺激模式对机器人鸽具有更稳定的控制效果,变化的刺激在一定程度上缓解了神经系统由单一稳定刺激所导致的适应性。本文提出了自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验的研究方法,设计了可同步记录GPS位置信息和刺激参数的神经刺激电路与系统,进一步地探索出基于卡尔曼滤波的数据处理方法。实验结果表明基于卡尔曼滤波处理后的数据所形成的轨迹线更符合被测目标的运动趋势,验证了该方法在滤除GPS定位干扰方面的有效性,进而实现了机器人鸽飞行方位角和转向角的精确估计。结合本文所提出的自由空间环境中机器人鸽飞行控制实验范式和基于飞行轨迹的控制性能分析方法,得到刺激参数与方位角和转向角的对应关系,实现了机器人鸽飞行控制性能的量化评估,从而探索出自由空间环境中机器人鸽飞行控制的量化研究方法。本文讨论了可植入神经电刺激专用芯片的研究方法,根据动物机器人神经电刺激的特性,设计了神经电刺激专用芯片的框架,进一步完成了各模块的设计和基于FPGA的功能验证。并基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,利用Cadence,Synopsys,Calibre等EDA工具完成了神经电刺激专用芯片的版图设计和仿真验证。本课题属于多学科交叉研究,本文致力于动物机器人的神经刺激电路与系统的设计及实验研究。得到以下研究结果:本文所提出的“交叉验证-同源移植”研究方法提高了动物机器人研究的效率;本文所设计的多模式神经刺激电路与系统实现了更稳定的动物机器人行为控制效果;本文所提出了用于自由空间环境中的机器人鸽飞行控制的实验范式和基于卡尔曼滤波的数据处理方法,实现了自由空间环境中机器人鸽飞行控制的精确估计和量化研究;基于TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了可植入式神经电刺激专用芯片的版图,完成了仿真验证,为外置式刺激器所带来的接口脱落问题提供可行解决方案。上述研究结果将有利用于推动动物机器人的实用化研究进展,同时也可为神经电刺激相关的其它研究提供借鉴。

关键词： 手势识别   Kinect   体感技术   骨骼追踪   图像变形  

摘要： 众所周知,哈哈镜是很多人珍贵的童年回忆,传统的光学哈哈镜是通过光学成像原理,根据镜面的不规则光线反射与聚焦,呈现出不同的图像,然而因其占地面积大、功能点比较单一,且没有人机交互效果,已经逐渐淡出人的视线。另一方面,随着人们精神文化水平的提高,科技视觉娱乐越来越被人们喜爱。为满足人们的视觉娱乐,同时重现哈哈镜的魅力,人们引入了电子哈哈镜的概念,它结合了计算机应用、视频处理以及虚拟现实等现代技术,实时采集游客的视频影像,对游客动作进行识别,根据识别结果对影像进行相应的形变和扭曲,并实时投影显示。本文基于Kinect体感交互技术的电子哈哈镜系统与传统电子哈哈镜不同,该系统采用了Kinect体感技术,将骨骼追踪技术和抠像技术与图像变形技术相结合,实现了局部变形效果,代替了传统的全局变形效果,同时通过手势识别触发变形效果代替传统时间渐变切换效果,整个系统运行流畅,让玩家体验到人机交互的玩法。本文主要工作内容概括如下:(1)在图像变形过程中,正向映射会出现图像重叠和空洞问题,本文采用逆向映射和双线性插值算法,从目标图像出发,通过变形函数,求解目标图像每个像素点在源图像的位置,解决了图像重叠和空洞问题。在整体变形基础上,为了实现局部变形效果,本文采用骨骼追踪技术,取骨骼点为中心,选取指定区域,结合相应的变形函数,实现哈哈镜局部变形效果。(2)在实现人物变矮方法中,涉及了一些背景变形和背景空缺的问题,本文提出了Kinect抠像算法技术,通过Kinect相机获取深度图像,彩色图像,采用联合双边滤波算法对深度图像进行滤波处理,实现了三元图的自动生成算法,并将彩色图像与三元图作为共享样本点算法的输入,然后进行样本区域扩张,样本收集和局部平滑实现人物抠像效果,将抠出的人物图进行缩放算法实现人物变矮效果。(3)在人物手势识别方法中,本文针对简单手势与复杂手势分别提出了对应的方法。针对一些简单手势,根据骨骼点之间的位置和角度关系,来定义相应简单手势;针对一些复杂手势,提取手势特征,构建了手势特征向量,通过Visual Gesture Builder训练了手势模板库,采用动态规整算法,将测试手势与模板手势进行相似度匹配,距离最短的那个模板手势即为识别手势,同时搭建了测试环境了,测试了手势识别效果,验证了算法的可行性。

关键词： 电子标签   Arduino   信息推送网关   墨水显示屏  

摘要： 为了解决传统电子标签兼容性差、维护成本高、升级扩展困难等问题,本文提出了一种采用Arduino平台开发的电子标签设计及控制方法。基于Arduino平台开源硬件的特性,以及简单强大的IDE,本文的设计在开发成本、速度、兼容性等方面有较大提高,并提供了多种电子标签的组网技术供用户选择。

关键词： 电动汽车   电子控制系统   设计研究  

摘要： 随着社会经济的不断增长,污染问题也越来越严重,环保成为了现阶段发展的首要目标.电动汽车作为一种环保型高性能的代步工具,会逐渐取代传统的燃油汽车.电子控制系统作为电动汽车的重要部分之一,只有做好电子控制系统的设计工作,才能保证电动汽车的发展进步.结合已有的理论知识基础结合实际工作经验对电动汽车的电子控制系统设计进行研究分析,为以后电动汽车发展提供一定的帮助,促进可持续发展理念的发展.

关键词： 电子直线加速器   PLC   磁控管   脉冲调制器   加速管  

摘要： 电子直线加速器是一种常用于大型集装箱检查领域的装置,其产生的X射线穿透物体表面后能在探测器上形成图像用于物体辨别。脉冲高压调制器、磁控管以及加速管的工作状态决定了成像的质量。而它们的工作状态取决于其控制系统的响应速度以及控制效率。传统的电子直线加速器控制系统中存在工作效率低、磁控管灯丝电流调节响应不及时、电子枪高压调节安全性能差以及联锁信号不齐全等问题。目前电子直线加速器控制系统采用的控制器中,PLC具有更高的可靠性、更强的抗干扰能力等优点,S7-1200 PLC是西门子公司新推出的一款PLC,其在程序处理速度以及通信能力等方面都有很大的优势。因此,研究基于S7-1200 PLC的电子直线加速器控制系统设计具有很重要的工程应用价值。针对电子直线加速器控制系统的发展状况及现有电子直线加速器控制系统的实际情况进行分析研究后,给出了一种基于S7-1200PLC的电子直线加速器控制系统总体设计方案,该方案明确了控制系统的总体设计结构包括控制系统的控制方式、系统的硬件设计与软件设计,完成了对控制模块、参数设置模块、报警模块以及显示模块的设计,实现了磁控管灯丝电流自动调节功能、信号的采集与处理功能、显示值计算功能、电子枪高压数字化调节功能、高压低压计时功能以及安全联锁报警功能等。实验测试表明,本文提出的基于S7-1200PLC的电子直线加速器控制系统可以满足电子直线加速器控制需求,为电子直线加速器控制系统提供了一种新的设计方案。通过分析实验结果,验证了设计方案的可行性,提高了电子直线加速器系统的稳定性以及安全性。

关键词： 微型ROV   电子系统   电磁兼容   ATmega2560控制   数据采集  

摘要： 我国海岸线广阔，内陆的江河湖泊众多，蕴含着丰富的资源，微型ROV作为一款水下机器人,由于其成本低、工作效率高、能在复杂的水下环境下进行长时间作业等优点,已被广泛的应用于近海环境的观测、设备安装、设备维护与搜救等众多领域中。此外，随着消费者的娱乐活动的发展，水下探险及潜水活动越来越普及，微型ROV商业发展也具有良好的应用前景。　　本文首先查阅文献和调研市场的基础上，分析国内外ROV发展现状，针对现有ROV在近海等浅水环境稳定能力差，易受外界水流冲击影响，运动不灵活操作反应慢，电子系统内部不完善等问题，基于Arduino研制一款微型ROV，提出以Arduinomega2560作为核心控制器的控制系统架构，同时采用小体积大推力三推进器，提高ROV动力。　　其次,根据微型ROV需求制定技术指标，分析方案的可行性。以ROV功能需求为依据，将ROV电子系统内部模块化，划分为八个单元，明确了ROV的电子系统构成。ROV中央控制单元采用上层AM3359和底层ATmega2560控制方案，负责数据采集传输、服务器搭建、上层命令的执行等工作。针对设计过程中出现的电磁兼容问题介绍相应电磁兼容知识与干扰抑制技术，在设计基本功能硬件电路同时加入电磁兼容设计，进行板级分析，通过仿真结果有效规避电磁干扰影响，提高系统的稳定性。　　最后针对存在的问题进行稳定性测试，通过测试证明系统解决电磁干扰问题，对ROV样机整体实验，通过整机联调、压力实验、直航、转向等一系列实验，验证了整个系统的稳定性和可靠性。

关键词： 电子病历   Caché数据库   信息系统   后关系型  

摘要： 电子病历涵盖了从出生到死亡的全过程。电子病历是将患者的医疗文书在计算机上进行录入、存储、管理、共享的数字化电子记录,取代传统的手写病历。随着计算机及网络信息技术的快速发展,各类专科医院和综合性医院的信息化也在不断推进中,医院在信息化中逐渐意识到电子病历越来越重要,使得电子病历的质量和针对电子病历的管理得到了一定提升,但是就总体而言,医院缺少以电子病历为核心的信息化系统,临床上的医务工作者书写电子病历效率低,书写不规范,临床部门不能在病历中进行医嘱及检验结果的引用,医院管理部门不能监控病历质量,缺乏相关病历质控数据。本系统在设计过程中主要以相关软件开发理论为指引,结合某三级综合医院的实际需求,采用B/S架构,基于Caché数据库设计的电子病历系统。本文主要从信息化的大背景下,阐述了现阶段医院信息化面临的困惑,以及使用电子病历系统带来重大意义,同时介绍了电子病历的国内国外现状。其次是介绍电子病历系统采用的主要技术,了解Caché数据库的优势,XML、CSP技术和相关理论基础。然后根据该项目医院的实际情况,对该医院现状分析以及从成本效益和研发技术两方面来考虑可行性分析,并从具体需求中认真分析出该系统分成六个功能模块,以及本系统的性能和流程图分析。在需求分析完成的基础上主要是进行设计目标的制定,遵从的设计原则,能够让整个系统稳健的网络结构;以及系统各功能模块的具体设计和数据库设计。再次是各功能模块的实现及部分代码的分析和相关模块实现的截图。最后本系统在投入试用前,根据测试的目的和方法,对系统的功能和性能进行测试,修复测试过程中的漏洞,保证项目医院用户良好的体验。该系统通过各功能模块的实现,不仅建立了临床知识库,提高了医生书写效率,而且在系统中实现了医嘱和检验结果的引用,有效地提升了数据的流通性,另一方面增加了医患沟通时间,提升了群众就医体验和医疗服务效率,降低了医院运营成本,相关的病历数据为医院加强病历质量管理、指导临床业务和科学决策提供了支撑,促进了现代医院管理制度的发展。

ISBN: (纸本)9787302517177