视频
载入播放器…
  • 提供配置文件
  • 机电一体化，机器人与控制实验室

    机电一体化、机器人与控制实验室开发了一些世界上最独特的机电一体化和机器人系统，包括各种移动机器人、先进的传感器和执行器、最先进的控制原型系统，包括dSpace、MatLab和LabView。

产品组合

  • 移动和仿生机器人

    • 环境监测与管理低成本无人机系统的开发

    • 与地理空间研究中心(新西兰)有限公司合作

      项目目标
      •开发即插即用的位置和定位解决方案，可能包括GPS、INS和实时的地理参考图像，一套环境监测传感器，并能够生成3D特征/正射影像/地形模型等。除了传感器集成和数据分析任务外，目前在技术方面还有许多关键问题尚未解决(例如，图像能否用于补偿(取代)惯性技术?)和应用方面(例如，与现有载人系统相比，轻型低成本模型飞机作为环境调查/监测工具的性能如何?)
      •低成本无人机自动驾驶仪本身不能提供“真实世界”中安全操作所需的完整性;一个人必须始终处于“圈内”。向飞行员提供飞行信息的最佳方式是什么?(抬头显示、声音等);这样的系统可以用来帮助训练不高的飞行员驾驶无人机吗?不同的呈现信息的方法是否会产生不同的结果/改变工作量?对特定环境(如森林、农田、近海、火山等)进行有效监测/建模的最佳解决方案是什么?
      开发、测试和分析成像/扫描传感器的组合，以获得关于实时飞行环境和条件的更准确和及时的数据。探索与智能和自适应飞行控制相关的问题，使无人机能够做出控制决策，实时响应操作条件的变化(如强风、风暴等)和它需要在任何时间执行的任务。

    • 无人水下航行器驱动、导航和传感器网络

    • UUVs在水下有广泛的应用，跨越海洋勘探、环境监测、测量、水下作业和军事任务。该项目的主要重点是水下机器人和浮力控制、推进和导航的设计和建造。项目目标是:
      • 防水机械/材料设计，包括连接和密封胶
      • 驱动技术控制机器人的上升、下降
      • 传感器包括声纳和视觉，自主导航
      • 故障安全装置，在检测到任何故障时将机器人抬到水面
      • 传感器网络与通信

    • 户外应用的gps引导轮式机器人系统

    • 移动机器人是当前大量研究的焦点，几乎每一所主要大学都有一个或多个专注于移动机器人研究的实验室。一般来说，移动机器人可以分为四类，即轮式机器人;像人类、动物和昆虫的有腿机器人;无人驾驶飞行器;自动水下航行器。这个项目的重点是开发轮式机器人系统，能够在户外环境中自主导航。项目目标是:
      • 基于GPS的自主导航
      • 改进的陀螺仪路径规划
      • 通过额外的传感器如超声波来避开障碍物
      • 带有接近和冲击传感器的安全机制
      • 通过车载视觉实现人回路控制

    • 攀爬机器人

    • 自主移动机器人攀爬垂直墙体是一项挑战，主要是由于对敏捷移动、高机动性以及健壮高效的附着和脱离的要求。这种机器人提供了巨大的潜力，可以将目前由人工完成的任务自动化，为人类提供额外的安全措施，通常以更经济有效的方式。该项目的重点是运动和附着机制。以下是研究和发展的重点:
      • 附着机制与控制
      • 运动和驱动设计
      • 附着力和机动性
      • 机器人轨迹控制以避开障碍物

    • 走路机器

    • 本论文的目的是研究基于适应生物学原理的六足机器人所能达到的移动水平。该系统的重点将是实现高机动性所需的嵌入式电气系统和控制过程。需要研究的研究问题包括:
      • 蟑螂启发机器人的模块化设计
      • 新颖的平稳运动和跳跃机制
      • 并联机床的运动学与动力学
      • 接触感知与信息处理
      • 复坐标运动控制

    • Flea-like跳跃机器人

    • 仿生机器人最近受到越来越多的关注，因为人们试图向自然界学习，在自然界中存在着惊人的和独特的进化机制，显示出非常物种。以跳蚤为例，考虑到它们的体型，它们是世界上所有已知动物中跳得最好的。它能跳大约是自身体长150到200倍的距离。在这个项目中，我们的目标是建模，模拟和原型一个跳蚤一样的跳跃机器人。该项目包括:
      • 蟑螂体(腿)结构的SEM/TEM分析
      • 计算机视觉特征的跳跃模式(需要高速摄像机);
      • 跳跃机构建模、仿真与验证;
      • 跳跃机器人的设计、模型、仿真和原型;
      • 实验数据收集。

  • 辅助设备

    • 基于固体状态传感器的前轮驱动轮椅动态稳定性控制

    • 与动态控制有限公司合作。由第一

      电动前轮驱动轮椅是最理想的，因为它们在狭窄的位置是最灵活的，座位位置更好，当接近桌子和办公桌时，它更容易定位自己，并且它们有最好的爬坡能力。不幸的是，前轮驱动的轮椅由于其几何形状而遭受固有的过度转向不稳定性。典型用户的有限协调能力进一步加剧了这种不稳定性。本研究项目旨在:
      • 为现有的包含固态传感器的前轮驱动轮椅试验台开发可靠的无线控制，用于实验和验证目的。
      • 验证前轮驱动轮椅的现有模型，并根据需要展开模型。
      • 利用该模型设计了一个动态反馈控制器，并通过实验台验证了控制器设计的正确性。

    • 辅助和抵抗人工肌肉

    • 医疗费用的上升和世界人口的迅速老龄化使得有必要采用更便宜的替代康复治疗方法和辅助技术。机器人技术的进步为机器人替代上述问题带来了可能性。这些替代机器人矫形器和辅助装置可以弥补目前的治疗差距，提供更好的辅助矫形器。

      本项目旨在设计和开发一种用于膝关节康复的智能康复/辅助矫形器。该设备旨在帮助中风患者，以及那些由于膝盖肌肉无力而行动不便的人。该设备将按照“按需辅助”的原则工作。这意味着它将支持和帮助用户的自然运动，而不是强迫它。一旦膝盖能够在无辅助的情况下通过运动范围(ROM)，自适应阻力功能就可以用来加强腿部肌肉。该设备的控制信号最终将来自用户自己的表面肌电图(sEMG)信号。所提议的设备应该是低成本和可移动的。这些功能将使用户能够在家里使用设备，以弥补与专业物理治疗师有限的接触时间。该项目的最终目标是开发一种移动辅助矫形装置，在腿部肌肉无法恢复全部力量的情况下，用户可以持续佩戴。因此，该装置也可以作为人类腿部肌肉的替代品/补充。

    • 人类，机器人协作系统

    • 与HITLab合作

      自然高效的人机协作是实现人机高效协作的关键。特别是，基础、态势感知、共同参考框架和空间参照对于有效的沟通和协作至关重要。增强现实(AR)，将计算机图形叠加到真实的世界观上，可以为人-机器人系统提供必要的手段，以满足这些有效协作的要求。这个项目包括:
      • 人机交互和增强现实
      • 利用增强现实技术通过空间对话创造自然人机协作的潜在途径
      • 人机协作的整体架构设计与方法论的实现。
      • 将所开发的技术应用于自主机器人系统

    • 康复辅助装置

    • 与工业研究有限公司(http://www.irl.cri.nz/)合作

      脊髓损伤患者需要接受多个阶段的物理治疗，从患者体力不足开始，训练重点是重新开发患者的活动范围，然后进行基于重量的训练，以发展患者的力量，使他们能够独立。目前，对物理治疗师的很多反馈都依赖于患者报告改善的能力，这取决于他们对治疗的理解。治疗性练习本身通常需要帮助来设置，并且练习是冗长和重复的。这些问题都有可能通过技术得到改善。

      该项目针对C5和C6脊髓损伤患者的第一阶段物理治疗。这些患者通常失去了他们的手、手腕和肘部伸展的功能。这些患者为发展手臂力量所做的一项运动是在手臂最大运动范围内重复水平横扫。这个动作每天重复几个小时。目前在这项训练中使用的设备是一根绳子，连接在一个舒适的手套上，在水平平面上支撑手臂。这个练习的设置需要物理治疗师的帮助。

  • Bio-Instrumentation和Bio-Manufacturing

      • 用于生物材料支架桌面制造的低成本3D打印机

      • 与生物工程中心合作

        低成本，桌面，3D打印设备的发展是一个快速增长的领域。一个主要的应用是在生物医学工业中开发多孔生物材料植入物或支架，用于取代受损的人体组织，如骨骼、皮肤和软骨(例如组织工程)。与大型商业3D打印和快速制造机器相比，使用低成本的方法，目的是生产一种能够直接从CAD/CAM模型“打印”复杂3D对象的桌面设备。它将必须生产具有高度精确特征的支架(例如，<50 μ m)，并具有足够的灵活性，以允许在一系列不同的生物材料中打印(例如，变化。该设备将结合打印头或喷嘴连接到精确的3轴(x-y-z)工作台，并结合软件直接从CAD/CAM模型驱动逐层打印路径。

        项目目标:

        • 开发分配头，将允许分配的材料，如ABS和金属浆。
        • 开发热辅助技术打印热塑性生物材料
        • 开发多个可互换的打印头，以同时打印不同的材料。
        • 开发打印悬浮在水凝胶生物材料中的活细胞的技术(即组织工程应用的直接细胞打印)。最终的系统和组件将需要在无菌条件下运行，打印过程不能对细胞的活力造成不利影响。
        • 开发/适应驱动软件，以允许从CAD模型生成打印路径，并允许对给定打印层的打印路径进行定制(例如，0º-90º铺设模式与0º-45º)。

      • 基于微机器人和触觉的仿生操作

      • 与MacDiarmid先进材料和纳米技术研究所合作

        定位精度高(纳米级)的微纳米机器人和尺寸小(微米到厘米级)的bioMEMS/NEMS器件被广泛应用于生物细胞等微米级物体的操作。它们极大地促进了高通量研究，并允许更好地理解细胞迁移、细胞增殖、细胞信号通路、细胞生物力学和细胞间/细胞内相互作用。微-纳米机器人系统和bioMEMS/NEMS器件以其无与伦比的操作10纳米级别细胞的能力受到了越来越多的关注。近年来，我们开发了全自动斑马鱼胚胎注射系统、半自动贴壁细胞注射系统以及用于细胞和线虫力学表征的PDMS弹性装置。这个项目包括:

        • MEMS力学传感器的发展
        • 用于片上实验室应用的微fuidic通道
        • 微型机器人操作建模与控制
        • 触觉建模与控制

  • 仪器仪表、控制与自动化

    • 无线仪器的能量收集

    • 与Commtest Instruments和NZi3合作，由FRST资助

      能量收集，有时被称为能量清除，是将环境能量来源，如光、热、振动和射频能量转化为可用的电能，为电力设备提供动力的过程。近年来，许多商业部门对在用于结构和机器状态监测的无线传感器上实现能量收集技术表现出了相当大的兴趣。其主要目的是为了消除维护费用，并允许在无法到达的地点永久安装无线传感器。

      一般来说，一个能量收集系统由三个关键部分组成——能量发生器、功率调节电路和蓄能器。能量发生器本质上是把机械能转换成电能的换能器。由于所有能量收集方法的性质，从发电机收集的电能总是不规则和/或间歇性的。为了使它成为可用的能源，需要一个功率调节电路将功率调节到合适的电压和电流水平。使用能量收集技术作为唯一电源的传感器不太可能持续运行。它们在低占空比下工作，因此当传感器处于睡眠模式时，能量存储元件被强制使用来积累收集的能量。

      本研究的最终目标是设计一种能量收集系统，为无线传感器的电池电源提供充分的供电或补充电源，从而使传感器免维护。不仅能量收集系统必须满足能源需求，而且它还必须足够坚固，能够在通常使用无线传感器的恶劣环境中生存。能量收集系统设计的最终解决方案必须在可制造性和成本方面具有实用性。每台产品的生产成本在1000个数量时限制在50美元以内。

    • 用于实时设备控制的无线传感器网络

    • 与动态控制有限公司合作，和
      NZi3，由FRST资助

      无线技术是一种用于监视和控制过程和机器的新兴技术。它提供了显著的优点，包括显著减少连接、即插即用、可移植性和健壮性。然而，无线在实时控制环境中的应用是一种新事物，仍有许多问题需要克服。本研究计划将研究的课题包括:

      • 协议
      • 体系结构
      • 无线媒体
      • 开发平台
      • 系统实施与评估

    • 水下回声和声源定位

    • 与欧洲经委会声学研究小组合作。

      电子与计算机工程系现有的声纳是一种高度进化的复杂水下航行器(UV)，具有传感器、导航系统以及数据处理和存储能力，所有这些都包含在一个能够抵抗水下压力到100米深的外壳中。除了在某种世界坐标系(纬度、经度和深度)中的总位置外，还需要一个微型导航系统来估计UV从平均路径到毫米以下的偏离以及从平均航向的姿态变化。这项研究的一个分支是开发一种一次性浮标，用于确定凯库拉附近抹香鲸的位置和种类，可由三个或更多的人组成一组。

    • 斯特林发动机发电计划

    • 该方案的整体目的是开发一个方便使用的计算机工具，用于热机设计，并生产一套相关的斯特林循环型热机，主要用于发电。该方案的基本目的是调查利用低品位、低环境影响的热源发电的可行性。

      由于新西兰的大部分地热资源目前没有应用于任何有用的用途，一项有价值的工作是研究是否可以利用某种形式的技术将低等级的热源(摄氏60度以下)实际转化为电能。其他低温差异可以通过太阳和海洋的热梯度和生物分解产生。根据物理定律，低温微分热力学循环是低效的，从低温微分系统中提取动力的最实用的方法之一是使用基于斯特林循环的热机。

      例如，太阳能低温差分斯特林发动机在2004年汉密尔顿神秘溪国家田野日上进行了演示。发动机直接驱动了一个小型电动栅栏能量器。该系统在本次活动中获得了两个奖项;可再生能源最佳范例铜奖、原型优异奖。

    • 过程自动化

    • 集团还积极参与自动化生产过程，包括材料移除、焊接、检验等。需解决的研究问题:
      • 新颖的驱动
      • 传感器和数据融合
      • 过程建模
      • 机器视觉的实时应用
      • 自适应控制
      • 系统集成

    • 结构健康监测

    • 结构健康监测(SHM)用于检测结构状况的变化，特别是在破坏性输入之后。SHM可以为重大破坏事件后的结构安全优化响应和恢复计划提供有价值的数据。它需要设备来测量响应，以及将接收到的数据处理成有意义的信息的程序。由于接收到的信号不是所需要的信号，因此经常进行数据处理。特征值实现算法(ERA)、小波分析、自适应卡尔曼滤波、H∞滤波或基于最小均方(LMS)的算法等技术通常用于从结构不同部分收集的加速度、速度或其他量的时间序列中确定刚度、基本周期、模态振型、阻尼、位移等参数。

      该研究旨在开发一种新的结构健康监测技术，该技术基于低成本计算机视觉系统捕获的低噪声高频位移测量图像(10-100 Hz，噪声水平小于15%)。该算法利用传统加速度计测量的被监测结构的加速度，修正了数值计算中产生的速度和加速度的误差。该方法计算强度低，对噪声灵敏度低，为实时应用提供了一种快速、鲁棒的SHM方法。