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

【摘要】：微納操作機(jī)器人系統(tǒng)是指對(duì)微米、亞微米與納米尺度上的物體進(jìn)行高精密操作任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。它的出現(xiàn)為電子、信息、材料、先進(jìn)制造與生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展提供了新契機(jī)和技術(shù)途徑。目前人體功能器官衰竭與組織缺失是當(dāng)前發(fā)病率最高且具威脅性的醫(yī)療難題,通過(guò)基于跨尺度微納操作機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同操作的自動(dòng)化組裝方法,為提供200微米尺度結(jié)構(gòu)且具有生物學(xué)意義的人工三維組織的開發(fā)提供新理論,也為微納機(jī)器人與生物醫(yī)學(xué)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(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同操作的自動(dòng)化組裝的主要控制手段,成為微納操作領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),具有重要的研究?jī)r(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,基于組織工程自下而上型三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)的構(gòu)建理論,提出一種細(xì)胞化二維微結(jié)構(gòu)組裝單元的片上加工方法,通過(guò)使用生物兼容水凝膠與細(xì)胞混合溶液,以紫外曝光的形式在微流道芯片中實(shí)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(duì)象。通過(guò)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(shí)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(dòng)聚焦方法用于微操作過(guò)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(duì)深度。第三,根據(jù)微組裝對(duì)象的特點(diǎn),考慮目前成熟的目標(biāo)識(shí)別算法,針對(duì)目標(biāo)與針尖未遮擋時(shí)選取了基于輪廓面積的方法,針對(duì)目標(biāo)發(fā)生部分遮擋情況,提出基于目標(biāo)部分輪廓信息重新擬合還原真實(shí)輪廓信息的識(shí)別方法,實(shí)驗(yàn)證明該方法具有較高的識(shí)別率。最后,通過(guò)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(shí)現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)的組裝任務(wù)。針對(duì)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(duì)比度、圖像特征信息單一的特點(diǎn),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(dòng)聚焦 微組裝 目標(biāo)識(shí)別 目標(biāo)跟蹤 粒子濾波
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-15
• 1.2.1 微納操作機(jī)器人系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.2.2 微納操作機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 跨尺度微組裝機(jī)器人17-21
• 2.1 引言17
• 2.2 面向細(xì)胞生長(zhǎng)支架組裝的微納操作機(jī)器人系統(tǒng)17-19
• 2.3 二維細(xì)胞微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 顯微自動(dòng)聚焦21-33
• 3.1 引言21
• 3.2 顯微自動(dòng)聚焦方法21-22
• 3.3 顯微聚焦的評(píng)估22-25
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果25-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 微操作目標(biāo)的識(shí)別33-52
• 4.1 引言33-34
• 4.2 目標(biāo)識(shí)別方法34-35
• 4.3 基于輪廓信息特征的目標(biāo)識(shí)別35-36
• 4.4 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果36-51
• 4.4.1 未發(fā)生目標(biāo)遮擋情況下的目標(biāo)識(shí)別36-37
• 4.4.2 遮擋情況下的目標(biāo)識(shí)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(biāo)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)71-76
• 致謝76-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄77

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本文編號(hào)：296271