波导光学模块化软件系统
OptiBPM 5.0
波导光学模块化软件系统
OptiBPM是什么?
> 优点
> 运用范围
> OptiBPM有什么新功能?
OptiBPM是什么?
OptiBPM是一套功能强大、使用者接口友善且可利用计算机辅助设计的设计仿真软件，并可设计及解决不同的积体及光纤导波问题。光束传播法，或称为BPM 是OptiBPM的核心，而其是一种一步接着一步来仿真光通过任何波导物质的行为。在积体及光纤光学中，当光传播经过一可传导的结构时，其光场可以在任一点被追踪出来。BPM可以允许观察任一点被仿真出的光场分布，而且可以容许同时检查辐射光及被传播的光场。
光学波导是光组件中的重要组件，它可以在光讯号中扮演传导、耦合、开关、分光、多任务及解多任务的角色。被动波导、电光组件、发射器、接收器及电子部分装置被整合于一个芯片上，使用的技术为平面技术，其就好象微电子的技术。虽然波导组件的操作现今已有相当程度的研究及了解，但一些特别的结果跟一些参数有相当密切的关系，包括了几何外形、波长、初始光场分布、材质及电光操作的条件等，而我们可以在制造之前找出这些参数的最佳值。
当我们有了一个大规模的光电回路时，在制造一块芯片需要很多的资源，所以在此时拥有一个正确的模型是相当必要的。当我们在设计光波导时，我们需要依赖仿真光信号的传播、波导模态、模态耦合、损失及增益。OptiBPM是一套使用者接口非常友善的软件，它可以在二维及三维旳波导组件上仿真光的传播。三维当中的横向维度定义为X方向。第二个维度，也就是传播的维度定义为Z方向对于三维的仿真，第三个维度是Y方向，定义为深度。被仿真组件在横向维度有一类似步阶的等效折射率分布，而且OptiBPM三维仿真提供了任何所需要的步阶折射率的波导设计。
优点
光组件的效能跟尺寸、外型及相对位置有很直接的关系，然而一次又一次的量测不同几何外形的结果来做最佳化，其成本是相当高的。而OptiBPM可以利用仿真实际的实验来减少量测所需的周期。由于如此，所以OptiBPM可以做到: ? 大量减少投资风险及市场评估的时间
? 可以快速及低成本地制造原型品
? 计算组件效能的灵敏度以期制造的错误
? 开发最先进的仿真技术
? 提供设计及仿真结果的数据库
运用范围
OptiBPM是理想化地设计及仿真光波导，光波导必须被整合于基板上或可以为光纤波导，积体波导可以为信道波导、柱状波导、埋藏波导或者是经由扩散制程含有渐变折射率的波导。
这些波导模型可以被使用于设计像具有分光器、合光器、耦合器、调变器及多任务器等功能之组件。
有了OptiBPM，你可以做波导的模型及规划具有上述功能的波导。
OptiBPM有什么新功能?
可积体化之环境
OptiBPM的新积体化环境允许信道、光纤及扩散式波导混合于单一设计布局，一个简单的选单可允许选择二维及三维之仿真，且新的入射光源平面可随意定义开始入射点在传播上的任一位置
功能强大的Visual Basic Scripting
Visual Basic Scripting这个功能提供了在OptiBPM中高阶的控制，它可以不需要使用者参与而可自动执行冗长的仿真，而且一些大且复杂的设计可以用很少的指令完成。而Scripting这个工具是被整合在使用者接口里，所以可以很方便地从布局设计转成script。
波导几何外型处理及操作之改善
波导之位置及所有其它的波导特性可以利用方程式的方式来控制，这意味着现在OptiBPM的波导设计可完全地参数化，另外，波导的方向角并没有任何限制。
此波导的简介说明了此波导可以很容易地去维持波导与波导间固定的位置关系，且当波导旋转时，一样可维持原来的外形。在前一个版本中，波导的尾端是陡峭的，所以波导都会垂直于传播轴。在新的几何外形中，为了容易波导与波导间的连接，所以弧形波导会自动沿切线方向急断以便连接。另外还增加了一些新的波导形状，包括了椭圆、拋物锥形、环形及S形弯曲余弦锥形波导。
波导外形及材质的一般数据库(BPMScreenShots/UserDefMat1.bmp)
外形描述了波导的横截面，所有的外形及材质现在已可被Profile Designer这个模块管理及维护。
布局设计之注释
每一个布局设计可以利用文字注释来呈现，且此功能可以帮助我们追踪垷在正进行什么仿真。
输出资料有了更好的控制
仿真后的输出资料现在组织在一个数据库里，且资料可以输出成ASCII档案，但是输出档案的格式已有了改变，以便于输入进Microsoft Excel。
WDM_Phasar模块
光波长多任务在光电科技中是一个关键的要素，其开创了光通讯产业的新的纪元，光波长多任务技术在研发的主要部份中，是着重于发现建立于光相位数组或PHASAR基础上的组件。.
OptiBPM 6.0 Version的新增功能
以下是在OptiBPM 6.0所新增加之功能:
? 非均向性材料设定(Anisotropic material modeling)
? 使用者自定波导(Customizable user-defined waveguides)
? 厚度梯形波导(Waveguide tapering)
? 三维波导横向移位(Lateral offset in 3D channel waveguide profiles)
? 使用者自定材质设定(User-defined profiles)
? DW-2000输出(dw-2000 export)
? 垂直波导(y-方向)在厚度的梯形变化(Vertical waveguide thickness (y-direction) tapering) ? scattering data的极坐标输出(Polar coordinates for scattering data)
非均向性材质设定
在OptiBPM 6.0中所提供的设定、仿真、模态计算、分析及组件设计目前可包含非均向性材质
使用者自定波导
目前还有一些波导形状是无法使用OptiBPM中内定的波导组件设计出来。”自定波导”的功能就是为了补足这一个部份，此一功能允许使用者自定任意形状之波导。而且这些自定波导的参数可以将其中心路径(path)或其波导上边界及下边界做为波导定义之标准。在”自定波导”中的定义可使用一个以上的数学函式来进行定义，可使用文字或DLL(动态连结文件)的方式进行设定，所以这表示只要是能够以函数或变量来表示的波导都可以进行设计。
厚度梯形波导
在OptiBPM之前的波导中已可设定在外形上的梯度变化，但不能在厚度上进行”
梯”度变化，但是在OptiBPM6.0已可做度，如果是一般波导是可直接以函数变化，而光纤的话则是以比例的方式进行变化。如果设定为比例的方式变化，则是与波导同时成比例变化但是当波导在y方向变化时，波导的中线位置还是不会有所变化。
?三维波导横向移位
在三维的波导设定时可设定其层与层之间的横向移位。(可设定非对称结构)
?使用者自定材质设定
更有弹性的材质设定,使用者自定材质设定利用函数的方式自定折射率变化，基本上可以自定在波导中任何已知点的折射率。在系统中的参数(如宽度、长度…等等)均可在函数中当作变量。此一功能基本上是与在BPM4.0的Diffused Waveguides中自定函数及使用者自定DLL(动态连结文件)功能相同。
?DW-2000输出
DW-2000是一套类似CAD的软件，OptiBPM 6.0支持直接输出到DW-2000软件中，可帮助使用者在设计完成后更容易输出，由于此软件加入了许多在实际制程
实的考量因素，所以在实际制程上将更为方便、容易。
波导可以在厚度方向上做梯形的变化(在之前的版本中在宽度已可做梯形变化)，
在6.0中不仅在波导可做梯形的厚度变化，光纤也可做梯形的厚度的线性及等比例的变化，在3D设定时其在x-z平面上波导变化同样也可随着厚度变化，而当厚度变化时，光纤的中心点依然维持不变!
scattering data的极坐标输出
此一功能可将Scattering data以极坐标的方式输出，此一方式加强了Scattering data的效能。此功能之主要用途为将资料汇出并使用Optiwave的软件OptiSystem进行读取。此一方式对于进行大结构仿真时有很大的帮助。
可重构模块化机器人现状和发展
可重构模块化机器人现状和发展 摘要：由于市场垒球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广．而每种机器人的构形仅船适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不船满足市场变化的要求．解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统．本文介绍了可重构机器人的发展状况，分析了可重构机器人的研究内容和发展方向． 关键词：重构性、机器人、摸块 1 引言 从理论上来讲，机器人是一种柔性设备，它能通过编程来适应新的工作，然而实际应用中很少使用这种情况．但传统的机器人都是根据特定的应用范围来开发的，虽然对那些任务明确的工业应用来讲，这种机器人已经足够满足实际需要了，然而由于市场全球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广，而每种机器人的构形仅能适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不能满足市场变化的要求，解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统，它是由一套具有各种尺寸和性能特征的可交换的模块组成，能够被装配成各种不同构形的机器人，以适应不同的工作．因此可重构机器人系统的研究已引起越来越多的研究者和工业应用的兴趣，本文在分析了可重构模块化机器人的发展状况后提出了今后需要研究的方向。 2 国内外研究状况 国外对可重构机器人系统已经进行了大量的研究，目前已经开发的模块化机器人系统或可重构机器人系统主要有两类：一类是动态可重构机器人系统，另一类是静态可重构机器人系统．动态可重构机器人系统有：Pamecha 和Chirikjian～“的构形变化机器人系统（MetamorphicRobotic System）．它是由一套独立的机电模块组成的，每个模块都有连接．脱开及越过相邻模块的功能，每个模块设有动力，但允许动力和信息输入且可 通过它输到相邻模块，构形改变是通过每个模块在相邻模块上的移动来实现的，这种系统具有动态自重构的能力．KotayC21]等人提出了分子（Mo[ecu[e）的概念，自重构机器人的模块称为分子，分子是建立自重构机器人的基础，分子和其它分子相连接且分子 能够在其它分子上运动形成任意的三维结构，是一种动态的自重构系统．YimE 研究了一种动态可重构移动机器人，不用轮子和履带．而是通过称为多边形杆结构的
机器人模块化
北京大学工学院课程报告专用纸 2011 -2012学年第2 学期 姓名：雷博学号： 1100011099 课程名称：机器人竞赛实践主讲教师：谢广明 题目： 教师评语： 成绩：教师签名：
机器人的模块化机器人竞赛实践课程期末论文 雷博 2012 06 04
机器人的模块化 关键字：机器人，模块化，协调与整合； 背景：随着科学和技术的进步，机器人的类人化仿真已经取得了一些比较重要的成果。比如机器人的类人化双足行走○1和机器人人机互动手臂○2基本已经实现，还有机器人对于人面部表情的模拟和识别○3也已经取得了突破性的进展。总体上看，机器人的某一模块以在功能，作用方面的实现为方向的研发已经突飞猛进。 需要注意的是，这些“成熟”的机器人没有学习和记忆能力，也没有多少分析决策能力：因而没有人的指令预设它就不会动，就算能动也只是做一些又预设程序决定了的重复性活动；它也没法“新陈代谢”○4，永远存在着硬件方面的机械性老化和磨损便会一直进行，即是一个机器人没法长期性的自动更新，只能越来越破，越来越旧；它也没有感情○5，更不可能懂的什么是爱○6；······于是，我们就能发现，目前机器人的研究和开发还只是一个模拟性阶段过程，那么纵然自动执行指令的能力有多么好，它们逃不出“ROBOT”这个单词背后暗指“奴隶”的诅咒○7。 和人完善和成熟的生理功能相比，机器人的化还有很长的路要走。 由此，在机器人的研究和开发领域，一定程度上地分析和借鉴人类生理上的精妙系统化构造和各个系统搭配工作的过程将具有很重要的启发意义。并且，相应地将机器人模块化分析和研究将有助于“隔离法”局部性研究。且不提机器人高度智能化和自主化的负面后果，能够做出智能化和自主化的便已经是一种价值的伟大创造，而且我们也不应该因噎废食，仅仅因为潜在的风险而停下探索的脚步。 人类，作为万物之灵，是生物进化史上的一个奇迹。在生理上神经系统、运动系统、消化系统、呼吸系统、免疫系统、泌尿系统、脉管系统、生殖系统、内分泌系统和感觉器官○8一起协调合作，稳定搭配，借助新陈代谢这一核心过程，实现人了自主思考，学习与推理，运动和语言等重要特征性生理功能。 机器人的模块化 机器人模块化的定义：机器人的模块化，就是将机器人某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统；再将这个子系统作为通用性的模块与其他子系统进行组合，构成一个完整的机器人，甚至产生多种不同功能或相同功能、不同性能的效果。 机器人模块化的意义：
创意之星模块化机器人实验程序
第一次实验：MultiFLEX控制卡编程实验 蜂鸣器实验 #include
{ write_gpio(~((uint16)io_out)); delay(5);//延时5×20MS=0.1s io_out<<=1; write_gpio(~((uint16)io_out)); delay(5); } } else write_gpio(0xFF00); } } 第二次实验：多自由度串联式机械手 #include "Public.h" #include "Usertask.h" void u ser_task(void) { uint8 array_rc[23]={0};//舵机控制数组长度为24，可控制12路舵机，舵机运动函数要求array_rc[偶数]为舵机目标角度值，array_rc[奇数]为舵机运动速度值 array_rc[0]=90; //舵机1，中位为0度（对应数值90），目标角度+20度。取值范围0-180，超过此范围程序会丢弃此数据 array_rc[1]=170;//舵机1，速度为170。取值范围0-255，超过范围程序会丢弃此数据 array_rc[2]=90;//舵机2目标角度设置 array_rc[3]=170;//舵机2转动速度设置 array_rc[4]=90+90;//舵机3 array_rc[5]=170; rc_moto_control(array_rc);//将舵机运动信息交给舵机运动函数，实现舵机运动 delay(50);//延时50*20MS= 1S,给舵机提供反应时间，此反应时间应大于舵机实际运动所需时间 array_rc[0]=90-90; array_rc[1]=170; array_rc[2]=90-90; array_rc[3]=170; array_rc[4]=90+90; array_rc[5]=170; rc_moto_control(array_rc); delay(50); array_rc[0]=90; array_rc[1]=170; array_rc[2]=90;
模块化重组机器人
1.1 引言 我们知道，对于任何一个机器人系统来说，机构是它的“躯体”，控制系统则是它的“大脑”和“神经系统”，一个设计合理的机器人机构加上一个有效的控制系统，机器人才能成为一个名副其实的、“活生生”的机器人，控制系统的性能直接决定着机器人整体功能的实现和性能的高低。机构和控制系统是机器人不可分割的两个部分，在机器人设计过程中，它们始终相互影响，一个合理的机构才能将控制系统的性能完全发挥出来，同时，一个能与机构相匹配的良好合理的控制系统才能充分发挥机器人机构的特点，模块化可重组移动机器人是一种机制特点非常鲜明的机器人，它由多个一样的模块连接而成，每个模块都是完整的功能单元，能通过模块重组改变自身形态按照不同的步态进行移动。因此，控制系统的设计将要体现模块化机器人模块化、可重组的特点，这样才能发挥模块化机器人的性能。本文基于国家高科技研究发展计划（863）计划课题“模块化可重组机器人技术研究”，其任务就是为模块化机器人设计一个合乎机器人特点的控制系统。 本文将在分析模块化可重组移动机器人特点的基础上，将提出一个“模块化分布式控制系统”（MDCS:Modular Distributed Control System）的概念，并完成机器人控制系统的设计。 1.2 模块化机器人 模块化可重组移动机器人（Modular Reconfigurable Robot）（在下文中简称为模块化机器人）是指能够改变外形和运动方式的机器人系统。模块化机器人的基本思想就是：一个机器人由若干个相同的简单模块组成，它能根据任务的需要或外界环境的变化而对模块进行重组，从而改变自身的形状和运动姿态以适应不同的任务或不同的环境。 1.2.1 模块化机器人的提出 从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个漫长缓慢的发展过程，到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分，它正向着具有行走能力、对环境自主性强的智能机器人发展方向。作为新一代的智能机器人，不仅要有感知、推理、判断等能力，还要有强健的“四肢”——运动执行机构。现在的移动机器人大都是借助轮子或者机械腿作为运动执行机构，它们的共同缺点是运动方式比较单一，对地形（特别是未知环境）的适应性不强。例如，机械腿式机器人行走时，当碰到比较松软的地形（如沙地）时，它就无法很好地进行移动。模块化可重组移动机器人就是为了克服这些传统机器人的固有缺点而被提出的，它是一种高度模块化、可重构变形的移动机器人。 1.2.2 模块化机器人的特点 模块化可重组移动机器人，顾名思义，其最大的两个特点就是：模块化和可重组性。 模块化——即模块化机器人设计的中心思想。机器人由若干个相同的模块组成，每个模块都是一个相对独立完整的单元实体，模块由电源、传感、控制、动力、通信等几个单元组成，能独立实现一些简单的功能并能和其他模块进行通信。 可重组性——机器人根据地形环境的改变或任务的需要而对自身的若干模块进行重组从而改变自身形态和运动方式。 除了模块化和可重组特点以外，模块化机器人还有着系统设计简单化、造价低、可替代性、开放性、可自动修复以及强健性和高稳定性等特点。 系统设计简单化、造价低。由于组成机器人的模块数量较多（几十个到几百甚至成千上万），整个机器人所要实现的功能被分离到众多的模块上，只要求每个模块实现有限的简单功能，因此，模块的结构就可以相当简化，其造价也相当低廉。而整个机器人系统由这些标准模块
纳米腔带波导耦合2014-04-16
Efficient waveguide-coupling of metal-clad nanolaser cavities Myung-Ki Kim, Amit M. Lakhani, and Ming C. Wu* Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, CA 94720, USA *wu@https://www.wendangku.net/doc/ac8341596.html, Abstract: Many remarkable semiconductor-based nanolaser cavities using metal have been reported in past few years. However, the efficient coupling of these small cavities to waveguides still remains a large challenge. Here, we show highly efficient coupling of a semiconductor-based metal-clad nanolaser cavity operating in the fundamental dielectric cavity mode to a silicon-on-insulator waveguide. By engineering the effective refractive index and the field distribution of the cavity mode, a coupling efficiency as high as 78% can be achieved for a metal-clad nanolaser with a modal volume of 0.28 (λ/n)3while maintaining a high optical quality factor of > 600. ?2011 Optical Society of America OCIS codes: (250.5960) Semiconductor lasers; (250.5300) Photonic integrated circuits. References and links 1. M. T. Hill, Y.-S. Oei, B. Smalbrugge, Y. Zhu, T. de Vries, P. J. van Veldhoven, F. W. M. van Otten, T. J. Eijkemans, J. P. Turkiewicz, H. de Waardt, E. J. Geluk, S.-H. Kwon, Y.-H. Lee, R. Notzel, and M. K. Smit, “Lasing in metallic-coated nanocavities,” Nat. Photonics 1(10), 589–594 (2007). 2. M. T. Hill, M. Marell, E. S. P. Leong, B. Smalbrugge, Y. Zhu, M. Sun, P. J. van Veldhoven, E. J. Geluk, F. Karouta, Y.-S. Oei, R. N?tzel, C.-Z. Ning, and M. K. Smit, “Lasing in metal-insulator-metal sub-wavelength plasmonic waveguides,” Opt. Express 17(13), 11107–11112 (2009). 3. M. A. Noginov, G. Zhu, A. M. Belgrave, R. Bakker, V. M. Shalaev, E. E. Narimanov, S. Stout, E. Herz, T. Suteewong, and U. Wiesner, “Demonstration of a spaser-based nanolaser,” Nature 460(7259), 1110–1112 (2009). 4. R. F. Oulton, V. J. Sorger, T. Zentgraf, R.-M. Ma, C. Gladden, L. Dai, G. Bartal, and X. Zhang, “Plasmon lasers at deep subwavelength scale,” Nature 461(7264), 629–632 (2009). 5. K. Yu, A. Lakhani, and M. C. Wu, “Subwavelength metal-optic semiconductor nanopatch lasers,” Opt. Express 18(9), 8790–8799 (2010). 6. M. P. Nezhad, A. Simic, O. Bondarenko, B. Slutsky, A. Mizrahi, L. Feng, V. Lomakin, and Y. Fainman, “Room- temperature subwavelength metallo-dielectric lasers,” Nat. Photonics 4(6), 395–399 (2010). 7. C.-Y. Lu, S.-W. Chang, S. L. Chuang, T. D. Germann, and D. Bimberg, “Metal-cavity surface-emitting microlaser at room temperature,” Appl. Phys. Lett. 96(25), 251101 (2010). 8. S.-H. Kwon, J.-H. Kang, C. Seassal, S.-K. Kim, P. Regreny, Y.-H. Lee, C. M. Lieber, and H.-G. Park, “Subwavelength plasmonic lasing from a semiconductor nanodisk with silver nanopan cavity,” Nano Lett. 10(9), 3679–3683 (2010). 9. A. M. Lakhani, K. Yu, and M. C. Wu, “Lasing in subwavelength semiconductor nanopatches,” Semicond. Sci. Technol. 26(1), 014013 (2011). 10. R.-M. Ma, R. F. Oulton, V. J. Sorger, G. Bartal, and X. Zhang, “Room-temperature sub-diffraction-limited plasmon laser by total internal reflection,” Nat. Mater. 10(2), 110–113 (2011). 11. K. Ding, Z. Liu, L. Yin, H. Wang, R. Liu, M. T. Hill, M. J. H. Marell, P. J. van Veldhoven, R. N?tzel, and C. Z. Ning, “Electrical injection, continuous wave operation of subwavelength-metallic-cavity lasers at 260 K,” Appl. Phys. Lett. 98(23), 231108 (2011). 12. M.-K. Kim, S. H. Lee, M. Choi, B.-H. Ahn, N. Park, Y.-H. Lee, and B. Min, “Low-loss surface-plasmonic nanobeam cavities,” Opt. Express 18(11), 11089–11096 (2010). 13. Q. Ding, A. Mizrahi, Y. Fainman, and V. Lomakin, “Dielectric shielded nanoscale patch laser resonators,” Opt. Lett. 36(10), 1812–1814 (2011). 14. S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, “Whispering-gallery mode microdisk lasers,” Appl. Phys. Lett. 60(3), 289 (1992). 15. J. C. Johnson, H.-J. Choi, K. P. Knutsen, R. D. Schaller, P. Yang, and R. J. Saykally, “Single gallium nitride nanowire lasers,” Nat. Mater. 1(2), 106–110 (2002). 16. Z. Zhang, L. Yang, V. Liu, T. Hong, K. Vahala, and A. Scherer, “Visible submicron microdisk lasers,” Appl. Phys. Lett. 90(11), 111119 (2007). #153097 - $15.00 USD Received 22 Aug 2011; revised 16 Oct 2011; accepted 24 Oct 2011; published 3 Nov 2011 (C) 2011 OSA7 November 2011 / Vol. 19, No. 23 / OPTICS EXPRESS 23504
创意之星之四足机器人
大学 专业实践课题：四足追光机器人 姓名： 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号： 指导教师:
四足追光机器人 一、实验目的 用“创意之星”机器人套件组装可以进行追光行走的四足机器人； 二、实验套件（创意之星） 1.机械结构：基本结构件、舵机动力关节、可转向轮子、机械爪等； 2.控制系统：控制卡、舵机、直流电机、各类传感器、电源等； 3.控制软件：NorthSTAR 图形化开发环境 三、实验步骤 1、确定其基本功能 基本功能： a．在平地上通过步态设计，可以正常迈步行走。同时头部传感器检测前方光源，便于及时调整运行动作，追光行走。 b．当左侧红外线传感器检测到光源强于右侧红外线传感器检测到的光源时，机器人运行步态会改变，控制机器人左转。右侧的光源强于左侧的光源时用同样的原理控制机器人右转。 c．当两侧均检测到光源亮度相等时，调整步态，追光机器人会向前走。直至检测不到光源停止，再控制向后退。
2、机构设计 整个巡视机器人由大致三个模块组成： a.由8个舵机组成四足机器人的4条腿模块； b.由2个舵机组成四足机器人尾部部分； c.由2个红外接近传感器和1个舵机组成的感应模块。 3、机构的装配 整个四足避障机器人由1个控制板，1个舵机和两个红外接近传感器组成可转动头部，8个舵机组成主要的4条机械腿，由两个舵机构成尾部部分。整个四足机器人共由11个舵机、两个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。 安装可分为零件的安装，部件的组装以及最后的总装过程。根据预先设计好的机器人结构方案，组装四条腿的部件、头部、尾部以及机器人主体部分，最后组装到一块，形成完整的整体结构。 4、连接电线 由于我们此次使用的是创意之星的标准套件，舵机接线、传感器模拟与数字端口的连接都及其方便简单。 5、设置各个舵机的限制参数 一方面保护所使用器件的性能，防止过载或错误操作而将其损坏；另一方面
OptiBPM 5_0波导光学模组化软体系统
OptiBPM 5.0波导光学模组化软体系统 OptiBPM是什么? OptiBPM是一套功能强大、使用者介面友善且可利用电脑辅助设计的设计模拟软体，并可设计及解决不同的积体及光纤导波问题。光束传播法，或称为BPM是OptiBPM的核心，而其是一种一步接着一步来模拟光通过任何波导物质的行为。在积体及光纤光学中，当光传播经过一可传导的结构时，其光场可以在任一点被追踪出来。BPM可以允许观察任一点被模拟出的光场分布，而且可以容许同时检查辐射光及被传播的光场。 光学波导是光元件中的重要元件，它可以在光讯号中扮演传导、耦合、开关、分光、多工及解多工的角色。被动波导、电光元件、发射器、接收器及电子部分装置被整合于一个晶片上，使用的技术为平面技术，其就好像微电子的技术。虽然波导元件的操作现今已有相当程度的研究及了解，但一些特别的结果跟一些参数有相当密切的关系，包括了几何外形、波长、初始光场分布、材质及电光操作的条件等，而我们可以在制造之前找出这些参数的最佳值。 当我们有了一个大规模的光电回路时，在制造一块晶片需要很多的资源，所以在此时拥有一个正确的模型是相当必要的。当我们在设计光波导时，我们需要依赖模拟光信号的传播、波导模态、模态耦合、损失及增益。OptiBPM是一套使用者介面非常友善的软体，它可以在二维及三维旳波导元件上模拟光的传播。三维当中的横向维度定义为X方向。第二个维度，也就是传播的维度定义为Z方向对于三维的模拟，第三个维度是Y方向，定义为深度。被模拟元件在横向维度有一类似步阶的等效折射率分布，而且OptiBPM三维模拟提供了任何所需要的步阶折射率的波导设计。 优点： 光元件的效能跟尺寸、外型及相对位置有很直接的关系，然而一次又一次的量测不同几何外形的结果来做最佳化，其成本是相当高的。而OptiBPM可以利用模拟实际的实验来减少量测所需的周期。由于如此，所以OptiBPM可以做到: 大量减少投资风险及市场评估的时间 可以快速及低成本地制造原型品 计算元件效能的灵敏度以期制造的错误 开发最先进的模拟技术 提供设计及模拟结果的资料库 运用范围： OptiBPM是理想化地设计及模拟光波导，光波导必须被整合于基板上或可以为光纤波导，积体波导可以为通道波导、柱状波导、埋藏波导或者是经由扩散制程含有渐变折射率的波导。这些波导模型可以被使用于设计像具有分光器、合光器、耦合器、调变器及多工器等功能之元件。 有了OptiBPM，你可以做波导的模型及规划具有上述功能的波导。
工业机器人机械结构模块化设计
工业机器人机械结构模块化设计 发表时间：2019-08-05T15:48:34.500Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：林积新 [导读] 摘要：本文在对市场上常见的各种工业机器人进行功能分析前提下，根据其结构不同进行模块化划分，将工业机器人按通用模块的不同划分为六种模块，分别是终端执行器、绕z轴旋转臂、绕x（y）轴俯摆臂、沿X轴平移、平移转动、升降底座、AGV移动平台六种模块。 身份证号码：44098219890928XXXX 摘要：本文在对市场上常见的各种工业机器人进行功能分析前提下，根据其结构不同进行模块化划分，将工业机器人按通用模块的不同划分为六种模块，分别是终端执行器、绕z轴旋转臂、绕x（y）轴俯摆臂、沿X轴平移、平移转动、升降底座、AGV移动平台六种模块。当客户提出不同的机器人设计需求时，仅需按照其实际工况和技术要求来对接合适的模块种类，然后按照相关的技术标准完成模块装配，可以迅速完成客户所需的工业机器人设计。本文结合实际应用例子，论述了工业机器人模块化设计在提升设计效率的作用，为以后的工业机器人在生产应用中提供了一定的借鉴和参考价值。 关键词：工业机器人；模块化设计；效率 引言 随着中国的“中国制造2025”目标的提出，很多研发企业都围绕工业机器人的实际应用需求，在开发新的复合市场需要的工业机器人产品加大投入。随着设计技术的进步，设计机器人时标准化、模块化也是必不可少的内容，为机器人快速响应多样化需求打下基础。同时，也有利于进一步扩大机器人的实际应用市场。根据现今工业机器人的发展推测，将来的30年工业机器人技术都将是一个高速增长时期，任何一个企业只要能够设计制造出符合当今社会迅速变化的工业机器人，将占领大量的未来市场，赢得丰厚的市场回报。但是就目前而言，工业机器人的设计周期长、投资成本太高，其对应的应用范围局限性较大，以上这些限制因素都使的它们难以适应当今速变化的市场需求。所以工业机器人模块化设计在未来提供设计效率上尤为重要。 一工业机器人模块化划分 （一）模块划分的方法和理论 本文在讲过长期的市场调查以及工业机器人的功能分析过程中，通过大数据分析以及总结，将机器人产品详细的划分成了具有特定作用的但又相对通用的功能模块，同时也根据相关的标准确定了其对应的定义模块接口和要求。因此模块化划分工业机器人，需要考虑到以下三点因素：第一，模块划分的基本原则就是用最少的模块组合最多的产品；第二，所划分的模块其结构和功能都是独立以及完整的；第三，为了使同功能的模块可以互换以及不同的模块可以组合，所以所划分的模块其组合性以及互换性都要较高。 （二）模块划分及其功能 本文这次就以关节型机器人为例，进行相关的论述和分析，关节型机器人其主要的工作原理就是连杆利用关节交替连接而成。通过大数据对其的总结分析，可以将其分成六个模块，所划分的各模块以及其对应的解析如下图1所示。通过图一中的解析，可以确定其和机器人连杆平行的轴是z轴，而对应的垂直于机器人连杆的轴则是z、y轴。 图1 机器人模块 图1中的AGV智能移动模块（序号），已经成熟应用到工业生产和物流业中，能自主导向运载机器人移动特定区域；升降平台模块（序号2）则安装在AGV模块上，支撑机器人增大其在垂直方向的工作空间；绕Z轴旋转模块（序号3）则提供机器人在水平方向的圆周运动；平移模块（序号4）增加机器人在同一垂直面上的运动空间；绕X、Y以及在X轴的平移模块（序号5、6、7）增加了机器人在微小空间的自由度，更好地满足工作需求。终端执行器（序号8）可以分为吸附式、机械夹持式、其他三种类型，可以执行直接作业的功能。通过分析可以得出，工业机器人不同功能均可分解为以上若干模块的组合，为模块化设计提供依据。 二、如何实现模块化设计 （一）模块化设计流程 想要进行工业机器人的模块化、数字化、参数化设计，那么就要先有足够的符合用户需求的并且根据实际工况来划分完美的模块种类、数量和装配方式，这样才可以根据客户的需要来逐项确定各模块的尺寸和布置形式，而其尺寸和布置形式确定后，工业机器人的机械本体结构也就是设计完成了。本文提供如图3图示模块化工业机器人的设计流程。
SPR 波导耦合
Integrated optical SPR sensor based on mode conversion ef?ciency H.S.Pang,T.W.Lee,M.G.Moharam,P.L.Likamwa and H.J.Cho A novel type of integrated optical surface plasmon resonance (SPR)sensor is proposed,for which the operational principle is based on the launching ef?ciency of eigenmodes in the sensor head.The sensor comprises an inverted-rib-type dielectric waveguide,a portion of which is covered with a thin gold layer.Eigenmodes in the sensor head are coupled modes of a surface plasmon polariton and a dielectric guided wave.The excitation ef?ciency of the coupled modes varies sig-ni?cantly depending on the refractive index of the analyte medium on the sensor head.Following this principle,the transmission coef?cient of light through the sensor head can be used as a sensitive measure of the variation in the refractive index of the analyte medium. Introduction:Surface plasmon resonance (SPR)-based biomolecular detection techniques are widely used with well developed protocols [1].Current issues in developing SPR-based sensors are throughput enhance-ment and system miniaturisation [2].There have been approaches using SPR imaging systems based on an array of sensor heads on a prism for SPR sensor throughput improvement [3].Integrated optical SPR sensors have a great potential to realise high throughput and highly min-iaturised sensor systems [4,5].For integrated optical SPR sensor heads,absorption types and interferometer types were widely introduced and investigated during the time [5,6].In this Letter,we propose a novel mode-matching-type integrated optical sensor with a small sensor head length and reasonable tolerance in device fabrication. Sensor head scheme and guided modes:The present SPR sensor head was designed based on a singlemode inverted-rib-type dielectric wave-guide with a thin gold layer covering a portion of it,as shown in Fig.1.With this design,the gold layer covered region supports either only one bound mode or one bound mode and one quasi-bound mode depending on the refractive index of an analyte medium on the gold layer. front view gold layer core clad inverted-rib-type dielectric waveguide Fig.1SPR sensor based on inverted-rib-type waveguide,schematic view Inverted rib dimensions:width ?2m m,height 1.5m m 1614121086420–20.4×10 4×104 6 4 2 –2–4 –6 –9 –8–7–6–5–4–3–2–100 8 0.30.20.10–0.1–0.2–0.3–0.410 –1021 0a b c d –1–2–3 –4–5 2 10–1 –2–3–4–5 10 –100 Fig.2Electric ?eld pro?les of eigenmodes in SPR sensor head Two-dimensional plot a SPD-S mode b SPD-A mode Three-dimensional plot c SPD-S mode d SPD-A mode The bound mode and the quasi-bound mode are coupled modes of surface plasmon polariton (SPP)and dielectric guided wave (DGW)mode.Figs.2a and b demonstrate a representative ?eld pro?le of the bound mode.As demonstrated in the Figures,the ?elds of the bound mode on the gold layer and in the dielectric core point in the same direction and the mode is termed as SPD-S (symmetric)mode.The ?eld pro?le of the quasi-bound mode,shown in Figs.2c and d ,illustrates that the quasi-bound mode has opposite ?eld directions on the gold layer and in a dielectric core.The quasi-bound mode is termed as SPD-A (anti-symmetric)mode. n1460 1.6×1051.4×1051.2×1051.0×1058.0×1046.0×1044.0×1042.0×104–2.0×104–4.0×104–6.0×104–8.0×104–1.0×105–1.2×105 0.0 12 10 8 h e i g h t (y ) e l e c t r i c f i e l d (E y ) e l e c t r i c f i e l d (E y ) 1.6×1051.4×1051.2×1051.0×1058.0×1046.0×1044.0×104 2.0×104–2.0×104–4.0×104–6.0×104–8.0×104–1.0×105–1.2×105 0.0 6 4 2 12 10 8h e i g h t (y ) 6 4 2 n1464n1468n1470n1472n1476n1480n1484n1492 n1472n1476n1480n1484 n1492 a b Fig.3Field pro?le variation depending on analyte refractive index a SPD-S mode b SPD-A mode Refractive index dependence of mode ?eld pro?les:The ?eld pro?les of SPD-S and SPD-A modes are sensitively affected by variation of the analyte medium’s refractive index on the gold layer.Figs.3a and b show the electric ?eld pro?les of SPD-S and SPD-A modes,respectively,depending on the analyte refractive index.The analyte’s refractive index was scanned from 1.460to 1.492.As illustrated in Fig.3a ,the SPD-S mode shows strong ?eld strength in the dielectric core and relatively weak ?eld strength on the gold layer when the refractive index of the analyte on the gold ?lm is small.Conversely,SPD-A has strong ?eld strength in the dielectric core region in the high refractive index range,as shown in Fig.3b . Mode excitation ef?ciency and transmittance:The ?eld pro?le with strong ?eld strength in the dielectric core region,which is similar to the ?eld pro?les of the dielectric waveguide (DEWG)mode,makes better mode conversion from DEWG mode to one of the SPD modes.Because the ?eld pro?les of the eigenmodes in the sensor head are sig-ni?cantly affected by the refractive index condition of the analyte on the sensor head,the mode conversion ef?ciency and ?nally the transmission characteristics of the sensor head are strongly affected by an analyte medium’s refractive index.In this work,the power conversion ef?ciency was calculated using the overlap integral equation [7]: a n m ?2 età e1 1 E i ?H ? n m dxdy Fig.4represents modal power conversion ef?ciencies and decay con-stants of SPD-S and SPD-A mode as a function of refractive index. ELECTRONICS LETTERS 31st July 2008Vol.44No.16
家用机器人设计开题报告
百度文库 大连大学 本科毕业论文（设计）开题报告 李洋流 论 文 题 目: 学 院: 专 业、 班 级: 学 生 姓 名: 基于博创创新平台的家用清洁机器人设计 机械工程学院 机械设计制造及自动化机英 092班 卫斌乐
2013年3月20日填 、选题依据 1 .论文（设计）题目： 基于博创创新平台的家用清洁机器人设计 2.研究领域: 单片机及传感器系统设计 3.论文（设计）工作的理论意义和应用价值 当代科学技术发展的特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。现代机器人都是由机械发展而来。与传统的机器的区别在于，机器人有计算机控制系统，因而有一定的智能，人类可以编制动作程序，使它们完成各种不同的动作。随着计算机技术和智能技术的发展，极大地促进了机器人研究水平的提高。现在机器人已成为一个庞大的家族，科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要，把机器人设计成不同的 结构和外形，以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。机器人成了人类最忠实可靠的朋友，在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。 家庭清洁机器人不但能够代替人乏味的体力劳动，还有其他人们所不具备的优点，可以 24小时甚至更长时间连续重复运转，还可以承受各种恶劣环境。因此，家庭清洁机器人是人 体局部功能的延长和发展。21世纪是敏捷制造的时代，家庭清洁机器必将在敏捷制造系统中 应用广泛。 4?目前研究的概况和发展趋势 随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代机器人有以下几个发展趋势: 1）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； 2）开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多 自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； 3）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作 对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、 动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。 、论文(设计)研究的内容