本文關(guān)鍵詞：面向細胞生長支架組裝的微納操作機器人多探針識別與跟蹤，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微納操作機器人系統(tǒng)是指對微米、亞微米與納米尺度上的物體進行高精密操作任務(wù)的機器人系統(tǒng)。它的出現(xiàn)為電子、信息、材料、先進制造與生物醫(yī)學等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展提供了新契機和技術(shù)途徑。目前人體功能器官衰竭與組織缺失是當前發(fā)病率最高且具威脅性的醫(yī)療難題,通過基于跨尺度微納操作機器人系統(tǒng)協(xié)同操作的自動化組裝方法,為提供200微米尺度結(jié)構(gòu)且具有生物學意義的人工三維組織的開發(fā)提供新理論,也為微納機器人與生物醫(yī)學相融合提供了可供借鑒的思路。顯微視覺伺服作為微納操作機器人系統(tǒng)協(xié)同操作的自動化組裝的主要控制手段,成為微納操作領(lǐng)域的研究熱點,具有重要的研究價值。主要研究內(nèi)容如下:首先,基于組織工程自下而上型三維細胞結(jié)構(gòu)的構(gòu)建理論,提出一種細胞化二維微結(jié)構(gòu)組裝單元的片上加工方法,通過使用生物兼容水凝膠與細胞混合溶液,以紫外曝光的形式在微流道芯片中實現(xiàn)水凝膠的光交聯(lián)反應(yīng),從而生成二維微結(jié)構(gòu)單元并將其作為微組裝對象。通過微操作器末端探針與二維微組裝單元重復(fù)按壓式操作的組裝單元拾取方法,實現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)的組裝任務(wù)。其次,提出基于離焦特性的顯微自動聚焦方法用于微操作過程中清晰聚焦圖像的獲取,并得到二維微組裝單元與微操作器末端探針的相對深度。第三,根據(jù)微組裝對象的特點,考慮目前成熟的目標識別算法,針對目標與針尖未遮擋時選取了基于輪廓面積的方法,針對目標發(fā)生部分遮擋情況,提出基于目標部分輪廓信息重新擬合還原真實輪廓信息的識別方法,實驗證明該方法具有較高的識別率。最后,通過微操作器末端探針與二維微組裝單元重復(fù)按壓式操作的組裝單元拾取方法,實現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)的組裝任務(wù)。針對該任務(wù)中顯微視覺反饋中出現(xiàn)末端探針與二維微組裝單元低對比度、圖像特征信息單一的特點,提出了基于水平集的粒子濾波跟蹤算法用于解決接觸式按壓組裝中發(fā)生末端探針與二維微組裝單元發(fā)生視覺遮擋使得針尖跟丟情況。
【關(guān)鍵詞】：自動聚焦 微組裝 目標識別 目標跟蹤 粒子濾波
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 本論文研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-15
• 1.2.1 微納操作機器人系統(tǒng)主要研究內(nèi)容11-12
• 1.2.2 微納操作機器人系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 跨尺度微組裝機器人17-21
• 2.1 引言17
• 2.2 面向細胞生長支架組裝的微納操作機器人系統(tǒng)17-19
• 2.3 二維細胞微結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 顯微自動聚焦21-33
• 3.1 引言21
• 3.2 顯微自動聚焦方法21-22
• 3.3 顯微聚焦的評估22-25
• 3.4 實驗結(jié)果25-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 微操作目標的識別33-52
• 4.1 引言33-34
• 4.2 目標識別方法34-35
• 4.3 基于輪廓信息特征的目標識別35-36
• 4.4 實驗仿真結(jié)果36-51
• 4.4.1 未發(fā)生目標遮擋情況下的目標識別36-37
• 4.4.2 遮擋情況下的目標識別37-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 微操作器的跟蹤52-70
• 5.1 引言52
• 5.2 目標跟蹤算法52-56
• 5.3 粒子濾波56-58
• 5.4 水平集58-63
• 5.5 顯微視覺伺服63-64
• 5.6 實驗仿真結(jié)果64-69
• 5.7 本章小結(jié)69-70
• 第6章 總結(jié)和展望70-71
• 6.1 總結(jié)70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻71-76
• 致謝76-77
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄77

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本文編號：296271