一
机器人技术综论
机器人技术历史、现状及发展趋势
0503001
½外自主变结构模块机器人发展现状［刊，
中½／龙斌，
毛立民，
孙志宏∥机械设计.—2005，
22（5）.
—1~4
介绍了½外相关机构在这方面的研究情况。着重
介绍和分析了日本产业技术综合研究所研制的自主变
结构模块机器人
M-TRANⅡ的硬件结构、控制方式、
改进情况以及今后的发展方向。
0503002
宏／微双重驱动机器人系统的研究现状与
关键技术［刊，中½／孙立宁，董为，杜志江∥中½机械
工程.—2005，16（1）.—89~93
在总结了宏／微双重驱动机器人系统的概念、特
点、组成结构的基础上，分析了该领域½内外的最新
动态及其关键技术，为宏／微双重驱动机器人的进一
步设计与开发提供了翔实的信息与参考依据。½为对
宏／微技术的总结与应用，提出了一种新颖的集成式
宏／微双重驱动柔性并联机器人系统，可在立方厘米
级的工½空间内达到纳米级的运动精度。
研制机构、人员与教育
0503003
Ｐ½½½Ｂ½½ 与 Ｐ½½½Ｋ½½½½½½ 系统：
一个模块式
机器人教育平台［会，英½／Golovinsky，A.，Yim，M.，
Zhang，Y
.∥Proceedings of the 2004 IEEE International
Conference on Robotics and Automation（vol.2）.—1381
~1386
模块式机器人是过去十年中一个活跃的研究领
域。我们认为它也是一个极½的教育平台。PolyBot
是
PARC
开发的一种模块式可重构机器人。Poly-
Kinetic
系统提供了一种机器人描述语言与编程环境，
可用来控制这种机器人。基于教育高中学生的经验以
及
IROS’
上为机器人研究人员运行指南的经验，我
03
们说明了
PolyBot
与
PolyKinetic
系统在多个层面对于
教育活动½是有效的。这包括游戏、探测、建筑、编
程、竞赛，特别是具有娱乐的学习。参
21
0503004
Ｗ½½ ½上机器人控制设计员的教育［会，
英½
／Fabri，D.，Falsetti，C.，Ramazzotti，S.∥Proceedings
of the 2004 IEEE International Conference on Robotics
and Automation（vol.2）.—1364~1369
这项工½的总目标是证明
e
学习在机器人领域中
的学习½力。为了交流在移动机器人实验室中学得的
知识并通过
web
½发布，我们参考了远程实验室。这
个知识领域为自主½控制，所采用的解决方案可以进
行下列实验：环境地图创建、路径规划、导航引导与
控制（NGC）、障碍物检测与避障。这个学习设计法的
1
目标是教育机器人控制设计人员，通过动手与主动学
习来提高学习水平，采用了临场感技术，并开发了一
些工具在
web
½上实现远程实验室浸入感。参
18
二 机器人与操½器的一般概念
遥控机器人
0503005
一种基于 ＳＭＡ 的管道里蠕动机器人及其反
馈控制［刊，中½／王嵩，曹志奎∥传动技术（上海）.—
2005，19（1）.—29~32
介绍了一种
SMA
驱动的正方½型管道机器人的
结构、运动原理及控制系统。通过协调十二组
SMA
直线驱动器的动½，½机器人可在前后、左右、上下
等六个方向上蠕动。重点分析了基于该机器人的电阻
反馈控制，采用简便的反馈方式有效地防止由于过热
而产生的
SMA
记忆性½下降。
0503006
一种蠕动式管内机器人的研制［刊，中½／逄
境飞，张家梁∥ 机 械 设 计 与 制 造. —2005 ，（4）. —
102~104
对一种采用超越方式行走的蠕动式管内机器人进
行了研究，
分析了机器人的超越行走原理和自锁条件，
介绍了其机构和控制系统。实验结果表明，该机器人
具有良½的运行状态和应用价值。
0503007
蛇½机器人抬头运动分析［刊，
中½／叶长龙，
马书根，李斌∥高技术通讯.—2005，15（3）.—25~31
将蛇½曲线的蜿蜒运动步伐½数½适½改进后应
用到蛇½机器人的抬头运动中，实现了蛇½机器人的
动态抬头规划，并建立了动力学方程，对抬头运动的
动力学½了分析。对抬头过程中
ZMP
的分析证明了
运动规划的有效性。最后用仿真和实验验证了所提出
的理论。
0503008
基于 Ｉ½½½½½½½ 的机器人实时双向遥操½
［刊，中½／孙立宁，谢小辉，杜志江∥西安电子科技大
学学报.—2005，32（1）.—146~150，164
基于服务质量的时延、时延振荡、带½需求和丢
包率，认为传输控制协议是一个安全的协议，而
UDP（用户数据包协议）是一个相对实时的协议。因此
在实际情况中，可针对不同的数据类型选择相应的协
议。½用
UDP
协议控制数据时有包丢失问题，可采
取冗½发射的方式加以克服。在基于
Internet
的机器
人遥操½系统中有½络时延问题，½响整个系统的稳
定性、透明性和实时性。½用
UDP
协议½系统具有
了实时性的同时，不½响系统的稳定、透明和同步。
½用力、图像、声音、温度等多模态反馈½够提高系
统性½和安全性，½各个模态之同存在同步问题，用
事件驱动的方法可解决此问题。
0503009
磁悬浮微动机器人的磁力及其运动特性分
析［刊，
中½／张铁，
谢存禧，
李琳∥机械科学与技术（西
安）.—2005，24（5）.—600~602
提出利用电磁铁的磁力½为机器人的运动驱动，
利用这种电磁力的磁悬浮微动机器人不需要任½关
节，结构紧凑，运动精度高。文中主要介绍了这种机
器人的结构及其原理，推导了机器人的磁力特性以及
运动特性，并通过单自由度磁悬浮实验台对运动特性
进行了验证，实验证明推导的结果是正确的。
0503010
基于 ＦＰＧＡ½ 的智½机器人导航系统［刊，
中½／林雄，郑千里，黄槐仁∥计算机工程与设计.—
2005，26（3）.—586~587，600
现场可编程门阵列（FPGAs ）是超大规模可编程专
用集成电路，进化算法是½够在线自适应的硬件，它
包括进化系统、遗传算法和遗传编程，算法从生物学
上求解待定问题的计算方法得到灵感。给出一种基于
FPGAs
的新的进化算法，
算法中的种群由联想种群和
改进种群两个子种群组成且可动态地可重配½，对改
进种群中的每个染色½½½用复制、
变异和选择操½，
不对联想种群而只对改进种群进行变异操½，算法成
功地导航机器人在复杂变化的环境中实现避碰。
0503011
基于虚拟向导的多操½者多机器人遥操½
系统［刊，中½／赵杰，高胜，闫继宏∥哈尔滨工业大学
学报.—2005，37（1）.—5~9
½络传输时延的不确定性和机器人之间的有效协
调是基于
Internet
的多操½者多机器人遥操½系统研
究的关键问题。采用
Java
和
Java3D
技术构建了基于
Web
的虚拟操½环境，改变了传统上基于视频信息½
为反馈的操½模式，克服了½络传输时延对系统操½
性½的½响。
提出了基于虚拟向导的概念并加以实现，
处于异端的操½者½够准确地预测其他操½者的操½
意图并实现有效的协调动½。最后，通过两个典型操
½实例的分析，验证了系统的合理性与可行性。
0503012
基于超声波传感器的未知狭窄环境导航算
法［刊，中½／刘½良，孙增圻∥传感器技术.—2005，
24（2）.—70~72
针对移动机器人在未知狭窄环境中的导航问题，
利用证据理论中的矛盾因子，给出了一个自适应超声
波传感器模型。利用该模型，结合
D-S
证据理论融合
算法以及证据格方法，实现了移动机器人在未知狭窄
环境中的导航，并有效地减少了由于超声波传感器镜
面反射所引起的不确定性。实验结果表明了该方法的
有效性。
0503013
多个运动智½½通过对冲突进行协同分解
实现反应式导航［刊，英½／Krishna，K.M.，Hexmoor，
H.，
Chellappa，
S.∥Journal of Robotic Systems.—2005，
22（5）.—249~269
½多个移动智½½或机器人相互不了解各自的计
2
划进行导航时，它们之间必须采用一个分解碰撞冲突
的方法。针对机器人不½事先了解其它机器人的计划
与½½、机器人只½在指定的通信距离内相互广播信
息、机器人对指定时间间隔（称½反应时间间隔）外发
生的碰撞冲突的响应½力有限的情½，本文提出了一
个分解方法。
我们在机器人速度空间中进行搜索操½，
利用速度控制法来分解碰撞冲突。如果搜索操½不½
在相关的冲突机器人各自的速度空间中找到速度，则
表明冲突分解过程中存在协½相。½在各机器人空间
中进行搜索产生故障时，我们将冲突协½分解法建模
成冲突相关机器人的关节速度空间中的搜索。这个协
½分解法进一步修正与冲突无关的机器人的状态。这
个现象被表征为传播阶段，其中协½被传播到不直接
参与冲突的机器人。本文不仅给出了在各个层次（个
½、
协½与传播）对冲突进行分解的方法，
还正式建立
了多台移动机器人实时导航过程中协½相的存在性。
介绍了机器人的参数变化对于协½相的½响，还说明
了随着系统中机器人数量的增加，对协½的需求也呈
增长。给出了利用几台移动机器人得到的仿真结果，
说明了该策略的有效性。图
14
表
2
参
24
0503014
用于未知环境机器人探测任务的基于虚拟
离心力的导航算法［刊，英½／Su，L.Y.
，Tan，M.∥Ro-
botics and Autonomous Systems.—2005，51（4）.—261~
274
提出了一个基于虚拟离心力的导航算法，利用距
离传感器对未知环境进行机器人探测。利用所提出的
导航规则可以避免机器人与障碍物之间以及机器人之
间的碰撞。给出了采用该算法的机器人的运动学与动
力学方程。利用仿真实验说明了该方法的操½。基于
这个探测导航算法，对各种代表性的机器人任务做了
几个仿真实验，成功地检验了这个基于虚拟离心力的
导航算法。图
7
表
1
参
37
0503015
Ｃ½½½½½：
一种新的三½螺旋½机器人的新策
略［刊，英½／Javadi，A.H.，Mojabi，P.∥Robotics
and
Autonomous Systems.—2005，51（4）.—297~310
介绍了一种三½螺旋½移动机器人的样机并进行
了分析研究。该机器人经一系列旋½运动后可以到达
任意期望的点。其驱动机构简单，由安装在平台上的
3
个½组成，它们间隔
120°
安装，每个½½连接一台
电机。该方法具有几个新特点，例如：½向运动½令
与螺旋运动½令的简单重复序列，
直接运动到目标点。
讨论了该机器人的数学模型，开发了一个½向方法，
来实现全部的运动功½。针对大量的任务，通过实验
证明，该运动规划法与这些结果很吻合。图
22
表
1
参
37
0503016
采用视觉增强型 ＰＯＭＤＰ 的辅助型机器人导
航系统［刊，
英½／Ló
pez，
M.E.，
Bergasa，
L.M.，
Barea，
R.∥Autonomous Robots.—2005，19（1）.—67~87
本文重点介绍了
SIRA
的导航系统，这是一种用
于老年人与盲人的机器人助手，基于部分可观测的马
尔可夫决策过程（POMDP）对机器人进行全局定½，
指
导面向目标的动½。该方法主要的新特点是它自然地
将声纳信息与视频信息结合起来，在马尔可夫决策过
程框架下进行状态切换与观测。除这种多传感器融合
外，
将几个规划目标（例如引导向目标房间、
降½定½
不确定性）结合起来½成一个两层规划½系结构，
提高
了导航系统的鲁棒性，利用
SIRA
走廊导航实验说明
了这一点。图
12
表
3
参
38
0503017
仿真式蛇½机器人蜿蜒运动的自动进化设
计、
鲁棒性及适应［刊，
英½／Tanev，
Ray， Buller，
I.，
T.，
A.∥IEEE Transactions on Robotics and Automation.—
2005，21（4）.—632~645
受响尾蛇移动方法的启发，本文的目标是通过对
仿真式无肢½、无½型蛇½机器人的最快可½移动方
式进行遗传编程来实现自动设计。我们利用开放式动
力学引擎来确保仿真的现实性，它便于实现驱动器、
关节约束、摩擦力、重力及碰撞产生的所有物理力。
将蛇½机器人表示成一个由一致的变½片段组成的系
统，并自动定义蛇½机器人竖直½角与水平½角的进
化动力学之间的共享码段，缩减了遗传编程的搜索空
间。蜿蜒蛇½机器人的鲁棒性是指机器人在非预期环
境中保持速度的½力，该蛇½机器人½够很容易地越
过各种障碍物，例如一堆箱子、不平整的地面以及小
墙等。讨论了蛇½机器人逐步改善自身速度特征从而
适应部分损坏情况的½力。它可以发现补充性移动步
法，可以从单一损坏中完全恢复，½发生更严重的损
坏情况时可以恢复大部分初始速度。由于仿真品的自
动设计与适应½力，本文可以看½是构建实际的蛇½
机器人的一步，所构建的蛇½机器人可以在各种环境
中鲁棒地操½。图
18
表
2
参
39
0503018
遥操½的改进：降½脑力旋½与平移［会，
英½／Dejong，B.P.，Colgate，J.E.，Peshkin ，M.A. ∥
Proceedings of the 2004 IEEE International Conference
on Robotics and Automation（vol.4）.—3708~3714
研究了通过移动主动操½器来控制从动操½器的
遥操½，其中从动操½器可以在一幅或几幅视频图像
中看到。操½员必须在心里对从动图像的期望运动进
行变换（即进行旋½、平移、缩放及变½），以确定主
动端所需的运动。我们的目标是降½这些脑力变换负
担，以便缩短操½员的训练时间，提高任务性½，扩
大备选操½员的队伍。介绍了一个描述所需变换的框
架，以便½用一个特定的遥操½装½。详细分析了由
一个摄像机及显示装½构成的接口中的脑力变换。然
后，
将讨论范围扩展到具有多个摄像机/显示装½的设
3
备，讨论了初步实验结果。参
20
0503019
４Ｒ 与 ５Ｒ 并联机构移动机器人［会，英½／Ya-
mawaki，T.，Omata，
T.，Mori，O.∥Proceedings of the
2004 IEEE International Conference on Robotics and
Automation（vol.4）.—3684~3689
提出了一个自重构并联机器人，
它可以配½为
4R
与
5R
闭式运动学链。提出了一个并联机构移动机器
人，并将它安装在爬行机构上。所得到的组合式移动
机器人具有一些有用的功½，
利用了并联机构的优点，
不同于单纯的移动，例如通过控制重心可以越过不平
整地域，利用其½状可以携½½物½。而且，机器人½
够与其它此类机器人½成三维结构，达到单台机器人
不½达到的特定高度。
开发了两台这样的独立机器人。
分析了运动功½，利用这些机器人通过实验检验了它
们。参
11
0503020
采用柔性从动装½的机器人遥操½系统的
性½［会，英½／Moschini，D.，Fiorini，P.∥Proceedings
of the 2004 IEEE International Conference on Robotics
and Automation（vol.4）.—3696~3701
针对采用柔性连杆从动装½的遥操½系统，比较
了
4
个控制策略。经典文献中，从动装½只有刚性连
杆，而空间机器人等应用中却有柔性连杆。因此，需
要建立更现实的遥操½器模型来比较和评估各遥操½
控制½系结构的性½。基于我们实验室的一自由度遥
操½系统进行了仿真。结果表明，在点对点测试下，
½½控制模式的性½优于速度控制模式。参
31
0503021
利用移动机器人检测门并进行建模［会，
英½
／Anguelov，D.，Koller，D.，Parker，E.∥Proceedings
of the 2004 IEEE International Conference on Robotics
and Automation（vol.4）.—3777~3784
介绍了一个随机框架，利用移动机器人在走廊环
境获取传感器数据，从而检测门并进行建模。该框架
可以获取门及墙壁对象的½状、颜色与运动性质。利
用一个期望值最大化算法来优化这个随机模型，将环
境分割成门与墙壁对象，学习其性质。该框架½机器
人½够将所检测到的物½实例的性质推广到新物½实
例。
利用装备有激光测距仪与全方½摄像机的
Pioneer
机器人获取实际数据，演示了这个算法。我们的结果
表明，该算法½够可靠地将环境分割为墙壁与门，确
定移动的门与静止的门。该方法的效果优于只获取行
为及只获取外观的方法。参
25
0503022
因特½上双向遥操½中的离散时间被动性
［会，英½／Berestesky，P.，Chopra，N.，Spong，M.W.
∥Proceedings
of the 2004 IEEE International Confe-
rence on Robotics and Automation（vol.5）.—4557~4564
研究了基于被动性的双向遥操½控制法的离散实
现问题。对于连续时间状态下保证任意恒定延迟被动
性的普通散射½系，
通过几种方式将其扩展到离散域，
特别是主从机器人通过包切换½络进行通讯的情½。
首先指出，面对变化的延迟及丢包问题，可以保持被
动性，½它在根本上取决于解决丢包问题的机制。仅
有被动性并不足以保证得到良½的性½。因此，我们
介绍了一个新的缓冲与插补方法，它不仅½保证被动
性，而且经仿真与实验证实，它可以提高单自由度遥
操½系统的跟踪性½与透明性。参
8
0503023
缆驱动机器人之间的连接以及并行操½器
与抓握［会，
英½／Ebert-Uphoff，
Voglewede，
I.，
P.A.
∥
Proceedings of the 2004 IEEE International Conference
on Robotics and Automation（vol.5）.—4521~4526
考察了缆驱动式机器人与并联操½器的一些联
系，给出了一些基本的定义，我们希望它们有助于得
出缆驱动式的标准化术语，并最终将对拓抓握原理½
移到平面式缆驱动机器人。参
23
0503024
利用谐波½数概率道路图实现机器人导航
［会，
英½／Kazemi，
M.，Mehrandezh，
M.∥Proceedings
of the 2004 IEEE International Conference on Robotics
and Automation（vol.5）.—4765~4770
基于谐波½数（HF）与随机道路图（PRM），
提出了
一个新的混合式运动规划技术。这种基于谐波½数的
随机道路图（HFPRM）法由
3
个阶段组成：第一阶段，
在存在杂乱障碍物的环境中求解势场流相关的拉普拉
斯方程。第二阶段，基于第一阶段通过
HF
技术取得
的环境拓扑信息，构筑一个采用新型采样法的随机道
路图。然后，在第三阶段搜索这个道路图来获取最短
路径。给出了一些仿真结果，它们表明，对于存在窄
通道的环境，
HF
与
PRM
结合起来搜索无碰撞路径
将
比单独½用这两个技术性½更½。该
HFPRM
法可以
扩展到事先未环境中基于传感器的运动规划问题。参
19
智½机器人
0503025
自重构机器人的硬件设计及自重构规划研
究［刊，中½／张亮，赵杰，蔡鹤皋∥东南大学学报：自
然科学版.—2005，35（2）.—243~247
设计了一种新型的单½动自由度正立方½均一阵
列式三维自重构机器人模块结构，不½可以构成稳定
的空间填充结构，而且½够实现多种重构运动½式。
介绍了具½的机构原理和模块的构½表达及运动描述
方法，提出了一种基于正立方½子单元结构的集中式
分层规划方法，每个子单元由
8
个模块构成，内½离
线规划的模块运动序列数据库，并通过自重构仿真实
验，验证了该方法具有搜索空间小，求解复杂度½，
规划效率高等特点，在规划串式结构的自重构问题时
是可行的。
4
0503026
自主移动机器人的在线新探测［刊，英½／
Marsland， Nehmzow， Shapiro，
S.，
U.，
J.∥Robotics and
Autonomous Systems.—2005，51（2-3）.—191~206
提出了一个½用新检测手段的方法。对神经½络
进行训练，½其½略不会产生任½问题的正常感知结
果，从而指出机器人未感知到的东西，它们可½是故
障。提出了一个新颖性滤波器，它可以在线工½，因
此可以根据½前的数据评估新的输入值的新颖性。演
示了新颖性滤波器在一系列½用移动机器人的简单检
测任务中的应用。机器人½够以某种方式指出环境中
的新颖部分，也就是说，它们不同于探测另一个环境
时取得的模型。
利用声纳传感器及单色摄像机的输入，
证明了该方法的有效性。图
8
参
19
0503027
采用混合机动模式的可重构多智½½机器
人［会，英½／Clerc，J.-P.，Wiens，G.J.∥Proceedings
of
the 2004 IEEE International Conference on Robotics and
Automation（vol.3）.—2123~2128
本文重点是消除½前的机器人移动设计法中固有
的机动性约束，利用混合式机动模式与多机动模式扩
展机器人的适应½力与范围。文中假定机器人在一个
已知的、受控的环境中运动，可以装备智½结构，以
便实现机器人的自由运动。
报告了该系统的机械设计、
运动学分析以及传感器装½，还有实验结果。给出了
一个利用模块式串行副设计法及最小½矩路径规划算
法的的爬行方法。参
3
微型机器人
0503028
压电陶瓷驱动并联微动机器人½姿测量与
误差补偿［刊，中½／王振华，孙立宁，曲东升∥压电与
声光.—2005，27（2）.—182~184
设计了一套针对六自由度微动并联机器人的½姿
测量机构，并在压电陶瓷的开环与闭环控制状态下进
行了½姿测量。实验证明，通过对压电陶瓷的闭环控
制可消除压电陶瓷的迟滞与蠕变，系统定½误差明显
减小，½用微½移循环修正法深入进行误差分析，确
定初始误差，在此基础上，提出了误差补偿的方法，
并验证了其可行性。
0503029
３－ＰＵＵ 并联微操½机器人系统［刊，中½／费
仁元，管长乐，李剑锋∥北京工业大学学报.—2005，
31（1）.—1~5
讨论了微操½机器人的机构选型、微½移器的选
用、显微图像的特点及其处理方法。采用基于数学分
析与实验结果相结合得到的控制模型，实现了压电陶
瓷的开环控制，最后对该系统进行了微动写字实验。
结果表明：该系统½够通过显微视觉系统½微操½对
象和操½过程可视化，在足够大的工½空间内按照规
划½迹进行运动，并½保证微操½手末端运动分辨率
达到
0.1µ
m。
0503030
基于系统辨识技术的显微目标姿态信息提
取方法研究［刊，中½／赵新，杜书印，卢桂章∥高技术
通讯.—2005，15（4）.—37~40
提出并实现了一种基于系统辨识技术的微操½机
器人系统下姿态信息提取方法。通过对½为视觉反馈
获得的二维显微图像进行分析，建立了矩½物倾斜成
像的数学模型，并利用参数辨识方法提取倾角参数，
同时利用仿真和初步试验证明了该方法的可行性。
0503031
基于模糊 ＰＤ 控制的微操½机械手真空微夹
研究［刊，中½／陈½良，黄心汉，王敏∥华中科技大学
学报：自然科学版.—2005，33（2）.—37~40
由于重力和粘附力的变化，宏观工具不再适用于
对微粒的操½。采用真空方式对微粒进行操½是一种
较为理想的策略。设计了一种用于微粒（直径
100½
300µ
m）装配的真空微夹工具。设计了微夹的一种以
A-Duc812
为底层控制器和以
PC
机为顶层控制器的两
级控制结构。对微粒的粘附力½响和受力情况进行了
分析，推导了微夹不同½业阶段的工½压力条件。考
虑空气的可压缩性、气动元件的非线性和微夹的压力
损失，为提高微夹的拾取和释放微粒的½力，设计了
基于模糊
PD
的压力控制器。Matlab 仿真试验结果表
明该控制器的有效性。
0503032
移动式通用纳米级搬运机器人的开发：设
计、驱动原理与触觉控制［刊，英½／Kortschack，A.，
Shirinov，A.
，Trü
per，T.∥Robotica.
—2005，23（4）.
—419~434
介绍了一些新开发的柔性移动式微型机器人，其
精度在亚微米级，且可以提供宏观的工½空间。详细
解释了各移动式微型机器人的主要部件，包括移动平
台、操½器与末端执行器，并给出了一些实验数据。
移动平台采用新的驱动原理，分辨率高，½耗½，可
以实现机½½供电，最大速度达每秒几毫米。成功的遥
操½需要有效的人接口。除视觉反馈外，最重要的接
口就是触觉接口。
本文介绍了一种新开发的触觉接口，
用于微操½站。详细讨论了该触觉接口的机械设计与
控制系统设计。说明了该微操½站的控制½系结构以
及触觉装½在微操½站中的集成。图
25
参
26
0503033
将光学摄子与化学装配法结合起来制½二
维与三维微米级／纳米级结构［刊，英½／Castelino，K.，
Satyanarayana， Sitti，
S.，
M.∥Robotica.—2005，
23（4）.
—435~439
提出了一种微米/纳米级混合制造系统，
它利用光
学摄子与化学连接法来制½二维与三维微米/纳米结
构。首先，利用全息式多捕集器摄子系统以期望的模
式捕集粒子。然后，利用适½的化学方法连接这些粒
子，½成刚性单元。介绍了基于金种子、补充型
DNA
5
连接与抗生蛋½链菌素化学法的连接方法，探讨了这
项技术的可½应用。该方法将自顶向下与自底向上方
法结合起来，适用于有机与无机材料。图
8
参
22
0503034
利用点加速度数据估算宏—微操½器的弯
曲状态［刊，英½／Parsa，K.，Angeles，J.，Misra，A.K.
∥IEEE
Transactions on Robotics and Automation.—
2005，21（4）.—565~573
本文受一个操½器系统的启发，这个操½器系统
包括一个大臂展的柔性连杆子系统，称½宏操½器，
还有一个短臂展的刚性连杆子系统，称½微操½器。
宏操½器的弯曲状态通常不½直接测量，而它却是有
效地控制这种系统所必需的。为此，提出了一个状态
估算算法，它利用微操½器基座的速度与角速度数据
来估算宏操½器的弯曲状态。我们利用一组运动学冗
½的三½加速度计得到加速度信号，由这些信号推导
出速度数据。利用加速度计的信号还可以计算出微操
½器基座的平移加速度与角加速度，然后利用它们及
微操½器的动力学方程得到两个子系统之间的反½用
力与力矩。将力与力矩½为输入，在观测器中只½用
宏操½器的动力学方程，这样可以降½动力学模型的
阶。另一方面，对状态—输出关系进行闭式线性化处
理，以降½计算量。然后，在扩展式卡尔曼滤波器中
利用所得到的关系来估算系统的弯曲状态。
11
表
1
图
参
30
0503035
利用高速跟踪系统对½动细胞进行微型机
器人视觉控制［刊，英½／Ogawa，N.，Oku，H.，Hashi-
moto，K.∥IEEE Transactions on Robotics and Auto-
mation.—2005，21（4）.—704~712
为½动细胞提出了一个视觉控制系统。目标是在
各种应用中将微观组织½为微型智½机器人进行控
制。第一步，为草履虫尾部细胞开发了一个视觉反馈
控制系统。为了确保进行具½的测量并得到较大的工
½空间，以很大的帧率对自由游动细胞进行锁死跟踪
就很重要。
我们的系统利用高速（1kHz 帧率）跟踪硬件
与½件以较大的放大倍数对运动细胞进行连续观测。
细胞在腔内游动，它们的½½及其它性质可以实时测
量和计算。为跟踪特定的细胞，以视觉方式自动控制
腔的½½。
我们利用微观组织的趋电性（对电刺激的固
有反应）对细胞的运动进行电控制。开环控制（周期性
Z
½运动）与闭环控制（陷入1 毫米½的小区域）的实验
结果说明了利用微观组织½为微型机器的可½性。图
15
参
29
人—机器人系统
0503036
利用具有新状态区分功½的隐式马尔可夫
模型 ＴＤ 学习法对人类交流行为进行跟踪的自适应视
觉关注跟踪仪［刊，英½／Ho，M.A.T.，Yamada，Y
.，
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