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基于ROS和Turtlebot的移动机器人导航系统

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基于ROS和Turtlebot的移动机器人导航系统

作者：欧阳德光华中科技大学

学位级别：硕士

近年来随着智能技术的发展,各类智能移动机器人逐渐走进了大众的基本生活中。2020年新冠肺炎期间,各类移动机器人的需求量迅猛增长,随着社会老龄化程度的加剧,移动机器人在未来仍是一片蓝海。要做到移动机器人的智能化,优良的导航系统... 详细信息

近年来随着智能技术的发展,各类智能移动机器人逐渐走进了大众的基本生活中。2020年新冠肺炎期间,各类移动机器人的需求量迅猛增长,随着社会老龄化程度的加剧,移动机器人在未来仍是一片蓝海。要做到移动机器人的智能化,优良的导航系统必不可少,针对该问题,论文以Turtlebot移动机器人为研究对象,设计并实现了一个具有自动导航、故障恢复、两点导航功能的导航系统,随后在仿真环境中对系统的各项功能进行了测试,论文的主要研究内容如下:首先介绍了ROS（机器人操作系统）和一些常见的移动机器人,接着分析了移动机器人导航过程中常见功能所使用的的技术方法,包括移动机器人的基本定位策略,移动机器人路径规划,全局路径规划和局部路径规划。随后针对现有的研究资料分析了移动机器人导航系统的基本需求,并基于ROS框架研究完成了导航系统的概要设计与详细设计,最终通过模块拆分法一步步实现了该导航系统。设计的系统主要分为两大模块:自动导航和两点导航。当机器人进入陌生环境时,自动导航模块能够驱动机器人在陌生环境中自行探索并建立环境地图,论文基于已有的导航算法做出改进并实现了两种算法用于完成该功能:基于Brushfire的障碍物边缘检测法和基于potential Map的空闲区域边缘检测法。两点导航则是在已有环境地图的基础上利用全局路径规划和局部路径规划相结合的方式将机器人移动到指定目标点,过程中利用局部路径规划进行实时避障。故障恢复是当机器人发生意外碰撞或者跌落时对机器人使用恰当方法进行恢复,并继续进行之前的导航任务。因为实际实验条件无法满足的缘故,实验选择在仿真环境中进行,主要设计了三类环境:简单环境,复杂环境和迷宫环境。各类环境的多项测试结果验证了该导航系统各个功能模块的有效性和完整性。

关键词： ROS 移动机器人自动导航全局路径规划局部路径规划故障恢复

考虑贮料-钢板筒仓相互作用的静动态侧压力模拟研究

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特种结构 2023年第5期40卷 62-68页

作者：戴士博静行郭旭欧阳德光河南工业大学土木工程学院河南省现代绿色生态仓储体系国际联合实验室(河南工业大学)

为研究贮料-钢板筒仓结构体系在自重和地震作用下的贮料侧压力分布规律,采用亚塑性本构模型模拟仓内小麦贮料,利用ABAQUS软件建立考虑散-固耦合效应的有限元数值模型进行侧压力的仿真分析,并将计算结果同中国及欧洲规范进行对比。结果表... 详细信息

为研究贮料-钢板筒仓结构体系在自重和地震作用下的贮料侧压力分布规律,采用亚塑性本构模型模拟仓内小麦贮料,利用ABAQUS软件建立考虑散-固耦合效应的有限元数值模型进行侧压力的仿真分析,并将计算结果同中国及欧洲规范进行对比。结果表明,亚塑性本构模型可以准确描述仓内小麦贮料的力学行为,计算的浅仓和深仓模型静侧压力分布均与中国规范吻合较好;浅仓模型的相对动侧压力沿筒仓高度变化较为均匀,而深仓模型在大震作用下仓顶附近的相对动侧压力分布具有显著的放大效应;欧洲规范建议的浅仓动压力分布具有一定的保守性,而深仓动压力计算中有关加速度响应沿结构高度变化恒定的假设并不合理。

关键词：钢板筒仓亚塑性模型数值模拟静动态侧压力贮料与仓壁相互作用

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基于强化学习的离散事件系统最优定向监控

电子学报 2024年

作者：胡瑜洪王德光杨明王玺贵州大学电气工程学院西安电子科技大学机电工程学院

对于多个可控事件（控制指令）允许同时执行的情形，离散事件系统的监控器进行随机选择.然而，在实际应用中，如交通调度、机器人路径规划，可控事件的定向选择和数值优化是必须要考虑和解决的两个问题.对此，引入一种优化机制量化控制... 详细信息

对于多个可控事件（控制指令）允许同时执行的情形，离散事件系统的监控器进行随机选择.然而，在实际应用中，如交通调度、机器人路径规划，可控事件的定向选择和数值优化是必须要考虑和解决的两个问题.对此，引入一种优化机制量化控制成本，将监督控制理论与强化学习结合，提出一种基于强化学习的离散事件系统最优定向监控器求解方法，使被控系统实现以下三个目标：（1）遵循安全性和活性控制规范；（2）每个状态下至多允许一个可控事件执行；（3）从初始状态到标记状态事件执行累计成本最小.首先，建立系统和控制规范的自动机模型，做同步积运算后可得到目标模型，通过定义的成本函数为目标模型中每个事件的执行赋予成本.其次，利用监督控制理论求解无阻塞且行为最大许可的监控器.最后，将监控器转化为马尔可夫决策过程，并利用Q学习算法求解出最优定向监控器.使用单向列车导轨控制案例和多轨道列车控制案例验证所提方法的有效性和正确性.仿真结果表明，所提出方法能够实现系统的无阻塞定向控制，并且使得定向监控器的数值成本最小.

关键词：离散事件系统定向监控器强化学习最优控制数值优化交通系统

利用冷冻电镜研究蛋白质机器的非平衡统计物理

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物理学报 2024年第13期73卷 1-8页

作者：杨添欧阳颀北京大学物理学院北京100871 北京大学定量生物学中心北京100871

对蛋白质机器的完整描述应包括其微观结构、热力学和动力学性质与工作机制.最近兴起的冷冻电镜技术为蛋白质热力学与动力学的研究提供了全新的机遇.目前已经有一些工作不仅利用冷冻电镜技术解析蛋白质的高分辨率结构,还结合数据处理方... 详细信息

对蛋白质机器的完整描述应包括其微观结构、热力学和动力学性质与工作机制.最近兴起的冷冻电镜技术为蛋白质热力学与动力学的研究提供了全新的机遇.目前已经有一些工作不仅利用冷冻电镜技术解析蛋白质的高分辨率结构,还结合数据处理方法来分析蛋白质的构象分布并进一步推测其热力学性质.然而,利用冷冻电镜技术直接对蛋白质的动力学过程作观测与定量分析的方法还在发展的初级阶段.本文选取了一个理想的蛋白质系统,即蓝藻生物钟蛋白对冷冻电镜分析蛋白质非平衡过程的可能性进行探索.基于已有的实验数据,将蓝藻生物钟蛋白KaiC的平衡态统计物理模型推广至非平衡态,对KaiC蛋白处于非平衡态时的动力学特征进行预测.基于动力学预测结果,本文揭示了冷冻电镜技术具有分析蓝藻生物钟蛋白的非平衡过程的可能,为进一步的冷冻电镜实验提供了理论依据.

关键词：蛋白质动力学非平衡态统计物理冷冻电镜

ALC板专用砂浆早期抗剪黏结性能试验与数值模拟研究

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硅酸盐通报 2023年第11期42卷 3843-3852页

作者：欧阳德光朱利平郭旭静行河南工业大学土木工程学院郑州450001 中国建筑第七工程局有限公司郑州450004

为研究蒸压轻质混凝土(ALC)板专用砂浆的早期抗剪黏结性能,设计并制作了4组专用砂浆黏结Z型试件和1组普通砂浆黏结Z型试件,通过对试件进行单面剪切试验,分析了普通砂浆黏结试件和不同养护龄期下专用砂浆黏结试件的抗剪强度、破坏形式和... 详细信息

为研究蒸压轻质混凝土(ALC)板专用砂浆的早期抗剪黏结性能,设计并制作了4组专用砂浆黏结Z型试件和1组普通砂浆黏结Z型试件,通过对试件进行单面剪切试验,分析了普通砂浆黏结试件和不同养护龄期下专用砂浆黏结试件的抗剪强度、破坏形式和荷载-滑移曲线等抗剪黏结性能指标,并采用ABAQUS软件建立了专用砂浆黏结试件受剪有限元模型。研究结果表明:专用砂浆的早期黏结强度较高且发展较快,养护1 d后的抗剪强度是同强度等级普通砂浆养护28 d后的3.5倍;随着养护龄期的增加,专用砂浆黏结面的剪切刚度和极限滑移量均有小幅度增长,相较于普通砂浆,专用砂浆的塑性变形能力和试块-砂浆界面的黏结强度均有所提高;有限元计算的荷载-滑移曲线以及破坏特征与试验结果吻合较好,验证了牵引力-分离定律模拟专用砂浆黏结行为的有效性和可靠性。

关键词： ALC板专用砂浆早期抗剪黏结性能数值模拟

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全球迁徙者的登场:艾杜与丘吉尔剧作里跨越边界的女性形象

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戏剧艺术 2024年第1期 121-142页

作者：颜海平周佳(译) 李德光(校译) 清华大学外国语言文学系世界文学与文化研究院上海开放大学清华大学

“穿越边界”的意识延展,是数十年来欧美人文话语的核心特征。笔者聚焦加纳作家爱玛·艾杜和英国作家卡尔·丘吉尔笔下女性“迁徙人”意象的形塑过程,探讨她们在“越界”中的动能悖论,如何构成了二战后由英帝国瓦解而显形的时空巨变的... 详细信息

“穿越边界”的意识延展,是数十年来欧美人文话语的核心特征。笔者聚焦加纳作家爱玛·艾杜和英国作家卡尔·丘吉尔笔下女性“迁徙人”意象的形塑过程,探讨她们在“越界”中的动能悖论,如何构成了二战后由英帝国瓦解而显形的时空巨变的全球性文化表征。悬置常规分类将艾杜归为后殖民文学、丘吉尔限于英国文学的研究范畴,笔者将她们的独特意象并置,辨析这些意象如何以不同形式登场,在穿越地缘边界、社会区隔、意识鸿沟的大迁徙中,叩问现代性发轫伊始人类流动性命题及其困境变奏,指向战后氤氲深化的“交织性世界史”全新视野和复杂张力,揭示出现代时空中流寓人生的差异共振,及其可能生成的审美变革和人性艺术。

关键词：全球迁徙现代边界流寓与家园人性的艺术

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模型未知的离散事件系统故障诊断方法

计算机应用研究 2024年第4期41卷 1008-1014页

作者：张志恒王德光贵州大学电气工程学院贵阳550025

针对离散事件系统模型难以建立的大型实际系统,无法对其进行有效故障诊断的问题,提出一种基于主动学习的故障诊断方法。首先,为获取到的系统事件日志添加正常/故障标签,并将日志集划分为训练集和测试集,提出一种基于抽象技术的迭代算法... 详细信息

针对离散事件系统模型难以建立的大型实际系统,无法对其进行有效故障诊断的问题,提出一种基于主动学习的故障诊断方法。首先,为获取到的系统事件日志添加正常/故障标签,并将日志集划分为训练集和测试集,提出一种基于抽象技术的迭代算法提取训练集中日志的故障特征样本。然后,通过故障特征样本构造初始故障识别器,并利用测试集中的日志检验识别器的准确性。仿真结果表明,该故障诊断算法使得模型未知下诊断精度更高。最后,实例说明系统模型未知下故障诊断算法的应用。与现有研究相比,提出的方法可以在系统模型未知下进行故障诊断且算法复杂度为多项式,诊断精度更高,应用范围更加广泛。

关键词：离散事件系统故障诊断主动学习抽象技术故障特征

安徽:砀山酥梨入选省政府优先打造“领衔单品”

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中国果业信息 2024年第5期41卷 56-57页

作者：葛德光不详

2024年2月20日,安徽省人民政府办公厅印发《皖北绿色食品产业集群建设实施方案》,将在遵循市场逻辑,明确主攻方向的前提下,立足皖北资源禀赋和产业基础,进一步做大做强“头雁产业”,强化技术创新、产品创新、模式创新,优先打造一批“领... 详细信息

2024年2月20日,安徽省人民政府办公厅印发《皖北绿色食品产业集群建设实施方案》,将在遵循市场逻辑,明确主攻方向的前提下,立足皖北资源禀赋和产业基础,进一步做大做强“头雁产业”,强化技术创新、产品创新、模式创新,优先打造一批“领衔单品”。

关键词：主攻方向市场逻辑砀山酥梨皖北资源禀赋技术创新实施方案模式创新

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桥梁工程中非接触位移测量技术研究综述

交通运输工程学报 2024年第1期24卷 43-67页

作者：晏班夫欧阳康梁才广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西交通设计集团有限公司广西南宁530029

系统总结了视觉测量、微波雷达与激光测振这3种非接触位移测量技术的测量方法、测量原理与工程应用影响因素,阐述了非接触位移测量技术在桥梁工程动位移测量、模态识别、索杆张力测试中的创新成果,探讨了非接触位移测量面临的关键挑战... 详细信息

系统总结了视觉测量、微波雷达与激光测振这3种非接触位移测量技术的测量方法、测量原理与工程应用影响因素,阐述了非接触位移测量技术在桥梁工程动位移测量、模态识别、索杆张力测试中的创新成果,探讨了非接触位移测量面临的关键挑战与后续研究发展方向。分析结果表明:非接触位移测量方法能够实时获取桥梁结构动位移、自振频率、模态振型等信息,测试精度受硬件、算法、测量距离和环境条件等多重因素影响;视觉测量技术易低成本实现面内多目标位移的实时测量,但对环境条件变化较为敏感,且一般应设置靶标,适用于短距离长期或远距离短期情形下的位移监测;微波雷达具有抗天气干扰能力强、测量距离远(可达2 km)、成本可接受、全天候全天时工作、可长期监测等特点,一般也需设置角反射器提高径向位移测试精度;激光测振技术具有微米级位移测量精度,且抗电磁干扰能力强,但难以实现远距离多点同步测量,穿透性较差,易受天气影响,且设备昂贵,适用于短期径向位移监测;应针对桥梁结构监测时长、测量距离、环境条件、单(多)点监测需求、测量精度要求等的不同,选用合适的非接触测量方法;未来可通过提高硬件系统性能提升远距离多点同步测试能力,发展各种自适应环境(光照、大气)扰动校正算法提高位移测试精度和可靠性,将视觉测量、微波雷达、激光测振等技术与加速度计、全站仪、GPS等测试手段进行多源信息融合,通过相互校准减少不确定性,提升不同环境条件下的测量稳健性,实现全天候三维测试。

关键词：桥梁工程非接触测量结构位移视觉测量微波雷达激光测振信息融合索杆张力识别