基于压电驱动的多指微操作工具及实验研究 被引量：1

1

作者 孟凯 陈涛 +2 位作者 杨湛 刘会聪 孙立宁 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期42-46,共5页

针对目前微纳操作对微纳操作工具的需求,设计并制造了一种结构简单、柔性模块化、高精度的压电驱动的多指微操作工具。通过实验验证了该多指微操作工具在单指、双指及三指工作模式下均能良好地完成相应的微纳操作,操作成功率在85%以上,... 针对目前微纳操作对微纳操作工具的需求,设计并制造了一种结构简单、柔性模块化、高精度的压电驱动的多指微操作工具。通过实验验证了该多指微操作工具在单指、双指及三指工作模式下均能良好地完成相应的微纳操作,操作成功率在85%以上,夹持范围为10~800μm。通过改变执行末端,调整操作策略,可完成对不同尺寸、材质、结构的微球的拾取与释放。同时,使用多指微操作工具完成微球组装与超显微成像微球操作实验,证明了该操作工具具有重要的实际应用意义。 展开更多

关键词 微纳操作器 微机电系统 压电驱动器 柔性操作器 多指执行器

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面向超分辨光学成像的浸没微球透镜控制 被引量：3

2

作者 陈涛 孟凯 +2 位作者 杨湛 刘会聪 孙立宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1106-1112,共7页

微球透镜配合传统光学显微镜可以采集到衍射极限以下的超分辨光学图像,为了精确控制微球透镜在样品表面的位置,同时扩大超分辨成像范围,提出了一种控制微球透镜的方法,结合多轴微动平台实现微球透镜的精确定位与成像扫描操作。通过光学... 微球透镜配合传统光学显微镜可以采集到衍射极限以下的超分辨光学图像,为了精确控制微球透镜在样品表面的位置,同时扩大超分辨成像范围,提出了一种控制微球透镜的方法,结合多轴微动平台实现微球透镜的精确定位与成像扫描操作。通过光学仿真分析了微球透镜超分辨成像效果,并对精密微动平台进行了运动学分析。为了提高超分辨成像效果,将微球透镜浸没于液体介质中,并对在液体中运动的微球透镜进行力学分析。通过实验,清晰分辨出130nm(~λ/4)的蓝光光碟条纹间隙,证明了微球透镜具有超分辨成像能力,结果表明,微球透镜可以在传统光学显微镜的基础上进一步提高约3.52倍的放大倍数。通过控制微球透镜以5×10^(-6) m/s的速度在液体中按"S"型轨迹移动,实现了对一个视场内样品的超分辨成像,此控制方法可以精确控制微球透镜的运动,通过扫描的方式可以扩大微球透镜的观测范围,提高观测速度。 展开更多

关键词 超分辨成像 微操作 微球透镜

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噪声对红外测温性能的影响研究 被引量：7

3

作者 孙成 潘明强 +2 位作者 王阳俊 刘吉柱 孙立宁 《红外技术》 CSCD 北大核心 2019年第4期370-376,共7页

为了提高红外热像仪的测温性能,以黑体辐射图像为基准,研究了噪声对红外热像仪测温的影响。首先,分析了室内背景下红外图像中噪声的来源和组成,主要包括高斯噪声和椒盐噪声。接着,建立了红外测温实验系统,获取标定时的黑体辐射图像和实... 为了提高红外热像仪的测温性能,以黑体辐射图像为基准,研究了噪声对红外热像仪测温的影响。首先,分析了室内背景下红外图像中噪声的来源和组成,主要包括高斯噪声和椒盐噪声。接着,建立了红外测温实验系统,获取标定时的黑体辐射图像和实际测温图像。然后,对黑体图像采用人工加噪的方法,研究不同噪声参数和传统降噪方法处理后对测温性能的影响,得到了不同噪声参数及降噪方法对测温性能的影响规律,在传统降噪方法的基础上提出了改进均值法并进行实验验证。最后,将改进均值法应用到室内实际测温的图像上。实验结果表明,改进均值法处理后,温度均方差减小为0.32,测温误差减少了1.69℃。效果优于传统降噪方法,改善了红外测温性能。 展开更多

关键词 红外热像仪 测温性能 噪声 改进均值法

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面向三维组装的微纳平台设计与研究 被引量：4

4

作者 刘锦勇 杨湛 +1 位作者 陈涛 孙立宁 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期548-552,共5页

针对20-40μm尺寸范围的微对象夹持需求,设计了一种压电驱动的微组装夹持器平台。使用有限元分析优化了夹持器的结构参数。该平台可以实现两指与三指操作模式的转换及对多种微对象的柔性操作。该文绘制了实验平台中压电陶瓷的驱动电压... 针对20-40μm尺寸范围的微对象夹持需求,设计了一种压电驱动的微组装夹持器平台。使用有限元分析优化了夹持器的结构参数。该平台可以实现两指与三指操作模式的转换及对多种微对象的柔性操作。该文绘制了实验平台中压电陶瓷的驱动电压与执行末端位移的关系,单指的驱动范围0-41μm。压电陶瓷对该平台的输出位移分辨率达到了0.5μm/V。以直径20μm、40μm两种尺寸的硼硅酸盐玻璃球为操作对象,完成了夹持、释放及三维模型组装实验。 展开更多

关键词 微夹持器 压电驱动 柔性铰链 三维组装

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基于样本熵与时频分析的手部抓握运动意图预测 被引量：2

5

作者 许重宝 张虹淼 +3 位作者 孙立宁 李娟 樊炎 郭浩 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2315-2322,共8页

针对上肢外骨骼控制信号产生与外部设备响应存在时间滞后导致脑机接口(BCI)系统实时性差的问题,采集被试手部自主抓握前运动相关皮质电位(MRCP),提出基于非线性复杂度特征样本熵(SampEn)与线性幅值特征融合算法的手部运动意图预测方法.... 针对上肢外骨骼控制信号产生与外部设备响应存在时间滞后导致脑机接口(BCI)系统实时性差的问题,采集被试手部自主抓握前运动相关皮质电位(MRCP),提出基于非线性复杂度特征样本熵(SampEn)与线性幅值特征融合算法的手部运动意图预测方法.从时频、神经复杂度分析不同大脑状态之间存在的差异,通过特征融合实现对手部抓握运动意图的预测.基于特征融合意图离线预测准确率最高可达88.46%,可以在人体手部自主运动发生时刻-1400 ms实现对手部运动预测.与平静时期手部静止状态相比,被试产生手部抓握运动意图时脑电信号的功率谱与复杂度均产生明显变化,为基于手部运动意图预测提前驱动机器人实现人机协同提供控制策略. 展开更多

关键词 运动意图 运动相关皮质电位 非线性分析 复杂度

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基于多层次知识蒸馏的连续图像语义分割方法 被引量：2

6

作者 凌志 李幸 +2 位作者 张婷 陈良 孙立宁 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1244-1253,共10页

为让学生模型学习到更全面的表征知识,提出一种多层次知识蒸馏方法,将教师模型的知识分为高、中、低多层次进行蒸馏。这3种层次的知识分别被指代为模型预测值、多尺度融合特征图以及特征层中的特征值,并以多层次知识为基础设计蒸馏项。... 为让学生模型学习到更全面的表征知识,提出一种多层次知识蒸馏方法,将教师模型的知识分为高、中、低多层次进行蒸馏。这3种层次的知识分别被指代为模型预测值、多尺度融合特征图以及特征层中的特征值,并以多层次知识为基础设计蒸馏项。首先基于低层次知识的特征蒸馏保证学生模型与教师模型的特征分布尽可能接近;再以中层次知识为基础,将图像的空间结构知识传递给学生模型;最后利用高层次的知识编码相邻帧间的依赖关系,并将该隐含知识传递给学生模型。此外定义的语义一致性损失也可有效改善像素点在前后帧标签预测不一致的情况。实验证明,该蒸馏方法能显著提升学生模型的精度,并在模型精度和轻量化方面取得了更好的平衡,具备良好的应用前景。 展开更多

关键词 语义分割 知识蒸馏 连续图像 轻量模型 相似性计算

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自走式履带底盘遥控系统设计与试验 被引量：11

7

作者 马锃宏 王蓬勃 +1 位作者 耿长兴 刘艳艳 《中国农机化学报》 北大核心 2018年第3期42-45,共4页

为实现农业生产中人机分离,避免或减轻人身伤害,针对自走式履带底盘设计了遥控操纵系统。采用PLC为核心控制器,基于气路设计了柔性末端执行机构,操纵左右履带连接或脱离动力源,从而实现控制底盘行走、停止和左右转向。通过对遥控传输信... 为实现农业生产中人机分离,避免或减轻人身伤害,针对自走式履带底盘设计了遥控操纵系统。采用PLC为核心控制器,基于气路设计了柔性末端执行机构,操纵左右履带连接或脱离动力源,从而实现控制底盘行走、停止和左右转向。通过对遥控传输信号的优化设计,提高了遥控操纵的可靠性和安全性。遥控操纵行走试验结果表明,在空旷环境下底盘遥控可靠距离平均大于40m,满足底盘农业生产要求。 展开更多

关键词 履带 底盘 气压 遥控

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电动汽车微型燃气轮机增程器向心涡轮设计方法研究 被引量：3

8

作者 李超 郭志平 郭浩 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第9期1442-1449,共8页

本文首先通过匹配计算确定了微型燃气轮机增程器的主要性能指标,并通过模型分析得到微型向心涡轮的设计参数;其次根据向心涡轮工作过程建立损失模型,将遗传算法融入设计方案,编制了设计流程和计算程序;最后依据设计结果完成了微型向心... 本文首先通过匹配计算确定了微型燃气轮机增程器的主要性能指标,并通过模型分析得到微型向心涡轮的设计参数;其次根据向心涡轮工作过程建立损失模型,将遗传算法融入设计方案,编制了设计流程和计算程序;最后依据设计结果完成了微型向心涡轮结构设计,并利用CFD方法进行数值模拟计算。仿真计算结果表明:所设计的微型向心涡轮的轮周效率、轴效率以及输出功率均达到了设计要求,同时内部流场模拟结果显示涡轮也具有较好的气动性能,说明所采用的设计方法是可靠的。 展开更多

关键词 增程式电动汽车 微型燃气轮机 向心涡轮 设计方法

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基于压电陶瓷的摩擦可调粘滑定位平台 被引量：1

9

作者 杨飞雨 潘鹏 +1 位作者 徐伟 汝长海 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第6期825-828,833,共5页

为了提高粘滑式纳米定位台对不同负载,尤其是大质量负载的适用性,设计了驱动模块化的粘滑定位平台。将质量块、柔性铰链及铰链架一体制造,将压电陶瓷致动器、预紧垫块及预紧螺钉安装在铰链架上,共同组成一个独立的驱动模块,安装在底座... 为了提高粘滑式纳米定位台对不同负载,尤其是大质量负载的适用性,设计了驱动模块化的粘滑定位平台。将质量块、柔性铰链及铰链架一体制造,将压电陶瓷致动器、预紧垫块及预紧螺钉安装在铰链架上,共同组成一个独立的驱动模块,安装在底座的槽内,在调节螺钉的作用下可调整垂直方向的位置,改变与载物台接触面间的摩擦力。对粘滑驱动平台建立动力学模型并进行仿真分析,研究摩擦力对平台性能的影响。实验结果表明,负载200g时,平台的最小步长为8.84nm,最大速度为3.727mm/s,行程约20mm;2kg负载下,未调节摩擦时最大速度为2.373mm/s,调节摩擦力后最大速度为3.063mm/s。实验证明,该设计能同时满足小尺寸、高精度、高速度、大行程及适应大负载的要求。 展开更多

关键词 纳米定位 压电陶瓷 摩擦力 粘滑驱动 动力学模型

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一种同步提取运动想象信号时-频-空特征的卷积神经网络算法 被引量：1

10

作者 樊炎 匡绍龙 +2 位作者 许重宝 孙立宁 张虹淼 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1064-1074,共11页

从脑电信号中精确提取和运动想象相关的特征是运动意图识别的难点之一.为了准确识别运动意图,提出一种可以同步提取运动想象信号时间、频率和空间特征的卷积神经网络算法,称为时-频-空卷积神经网络(Time-FrequencySpatial Convolutional... 从脑电信号中精确提取和运动想象相关的特征是运动意图识别的难点之一.为了准确识别运动意图,提出一种可以同步提取运动想象信号时间、频率和空间特征的卷积神经网络算法,称为时-频-空卷积神经网络(Time-FrequencySpatial Convolutional Neural Networks,TFSCNN). TFSCNN利用3D卷积提取运动想象信号的频率特征,深度可分离卷积提取空间和时间特征,最后使用时间卷积神经网络进一步提取时间特征.利用公开数据集BCI CompetitionⅣdataset2b对提出的算法模型进行评估,结果显示该模型的平均准确率达到了81.86%,平均Kappa值为0.632.模型获得的Kappa值比滤波器组共空间模式算法提高了25.2%,比卷积神经网络-堆叠自动编码器算法提高了12.8%,证实提出的TFSCNN模型的有效性.并且,TFSCNN模型使用了深度可分离卷积,比相同参数的标准CNN节省了2/3的训练时间,单次测试耗时仅为1.25E-5 s,未来有望应用于在线脑机接口(BCI)系统. 展开更多

关键词 运动想象 运动意图识别 卷积神经网络 特征提取与分类

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FPN的影响因素分析及相关应用 被引量：2

11

作者 徐德洋 王蓬勃 孙立宁 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期104-110,共7页

钢笔纳米刻蚀技术(Fountain pen nanolithography,FPN)是近年来发展起来的一种新型的基于原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)的扫描探针刻蚀技术,具有加工结构精度高、加工过程操作性强、对加工环境要求低、持续书写等优点。FP... 钢笔纳米刻蚀技术(Fountain pen nanolithography,FPN)是近年来发展起来的一种新型的基于原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)的扫描探针刻蚀技术,具有加工结构精度高、加工过程操作性强、对加工环境要求低、持续书写等优点。FPN刻蚀过程主要受探针的孔径大小、空气湿度、接触时间、书写速度、墨水的特性等因素影响。在介绍FPN相关原理及影响因素的基础上,综合介绍了包括电化学FPN技术(Electrochemical FPN,EcFPN)和主动控制技术FPN(Active FPN,AFPN)在内的FPN相关技术研究的最新成果及其在生物领域、微电子领域和光学器件方面的相关应用。 展开更多

关键词 钢笔纳米刻蚀技术 原子力显微镜 电化学FPN技术

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基于显微视觉的旋转定位方法

12

作者 朱玉龙 陈瑞华 +2 位作者 朱军辉 朱猛 汝长海 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第8期79-82,共4页

旋转定位方法在生物组织图像扫描或细胞注射实验中有着重要的应用。文中针对生物显微镜中旋转定位功能的缺失,设计了一种紧凑型步进电机驱动的旋转工作台,提出了使用不等长十字标记对齐法来辅助定位。利用特征跟踪算法实时追踪目标,再... 旋转定位方法在生物组织图像扫描或细胞注射实验中有着重要的应用。文中针对生物显微镜中旋转定位功能的缺失,设计了一种紧凑型步进电机驱动的旋转工作台,提出了使用不等长十字标记对齐法来辅助定位。利用特征跟踪算法实时追踪目标,再结合倒置显微镜自身的X/Y载物台和基于图像的视觉伺服控制器,完成生物样品的定位。实验显示,定位后两十字标记角度偏差为0.462°,位置差在2~3μm,满足生物操作要求。 展开更多

关键词 旋转定位 旋转工作台 特征跟踪 视觉伺服控制

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基于显微操作的高效细胞电融合芯片的设计

13

作者 舒承松 陈瑞华 汝长海 《化学与生物工程》 CAS 2016年第8期63-66,共4页

设计了一款基于显微操作的高效细胞电融合芯片,并针对该电融合芯片提出了一种快速、准确、灵活的细胞配对融合操作方法。芯片使用ITO玻璃作为基底,在ITO上覆盖一层2μm厚的正光刻胶,并利用光刻加工技术在光刻胶上加工出直径25μm的微孔... 设计了一款基于显微操作的高效细胞电融合芯片,并针对该电融合芯片提出了一种快速、准确、灵活的细胞配对融合操作方法。芯片使用ITO玻璃作为基底,在ITO上覆盖一层2μm厚的正光刻胶,并利用光刻加工技术在光刻胶上加工出直径25μm的微孔电极。设计了不同电极间距的微孔电极阵列,与钨针电极构成电融合电极对进行了细胞电融合实验。结果表明,电极间距为10mm的微孔电极阵列能够实现高效的细胞配对,在间距为0.5mm的微孔电极阵列上未观测到细胞吸附现象。 展开更多

关键词 显微操作 配对方法 电融合芯片 光刻 微孔电极

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