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基于机器视觉的口腔检查机器人样机的设计与研究

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基于机器视觉的口腔检查机器人样机的设计与研究

作者：刘嘉虎江西理工大学

学位级别：硕士

在口腔疾病诊断中,虽然传统的人工目检法准确率较高,但受医生数量和专业设备的限制,地区差异十分明显。针对上述情况,本文创新设计了一种基于机器视觉的口腔检查机器人样机,根据传统口腔检查过程及需求,对整机机械系统、控制系统和视觉... 详细信息

在口腔疾病诊断中,虽然传统的人工目检法准确率较高,但受医生数量和专业设备的限制,地区差异十分明显。针对上述情况,本文创新设计了一种基于机器视觉的口腔检查机器人样机,根据传统口腔检查过程及需求,对整机机械系统、控制系统和视觉系统分别进行了研究设计与实验分析,验证了采用本文口腔检查机器人样机进行口腔疾病检测的可行性。主要研究内容如下:(1)针对口腔检查机器人机械系统,设计以桌面级四自由度机械手为主体结构,采用标准D-H法对机械手部分进行建模,结合Matlab对其进行正逆运动学分析、工作空间分析和轨迹规划,验证了机械结构设计的合理性。(2)针对口腔检查机器人控制系统,设计以电脑端为上位机,Arduino单片机为下位机的控制思路,并确保其他硬件可满足图像获取、视觉定位和识别检测的需要。通过人脸追踪PID算法实现机械手基本运动,通过位置传感器和压力传感器对机械手状态进行监控和辅助控制,确保口腔检查机器人工作过程中的完整性和安全性。(3)针对口腔检查机器人嘴部定位,分析相机、机械手和三维空间之间的坐标系转换关系,结合Matlab进行相机标定和手眼标定,确定视觉系统各项参数。基于Dlib模型设计了人脸嘴部状态的识别判断方法,并根据深度相机特性完成嘴部中心三维坐标的提取。通过机械手重复定位实验得到空间中三个方向上的定位误差均在±2mm之内,验证了本文嘴部定位方法的可行性。(4)针对口腔检查机器人病症识别,构建以YOLOv7目标检测算法为基础的口腔疾病检测模型。通过对口腔疾病图像的采集和增强完成数据集的构建,对训练后的口腔疾病检测模型进行评估,得到该检测模型的均值平均精度为88.55%,帧率为31.29,经验证集测试得到准确率为90.69%,验证了本文口腔疾病检测方法的可行性。(5)针对口腔检查机器人整体功能,设计了人机交互界面,对口腔检查机器人在线和离线检查模式分别进行了真人测试,利用口腔病理模型进行了仿真实验补充,经实验表明口腔检查机器人样机可以达到预期的检查效果,验证了整机设备的可靠性。

关键词：机器视觉口腔检查机器人嘴部定位 YOLOv7

基于Savonius桨叶的浮式防波堤捕能消波性研究

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水运工程 2022年第4期 14-20页

作者：刘嘉虎刘祚时龚凯江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对海浪运动产生的巨大波浪能,设计一种Savonius桨叶与双浮筒式防波堤组合的波浪能转换模型。为了研究该新型防波堤的捕能性能和消波性能,对模型结构参数优化设计,基于试验数据进行插值拟合获得模型的最佳入水深度,再对模型在不同入射... 详细信息

针对海浪运动产生的巨大波浪能,设计一种Savonius桨叶与双浮筒式防波堤组合的波浪能转换模型。为了研究该新型防波堤的捕能性能和消波性能,对模型结构参数优化设计,基于试验数据进行插值拟合获得模型的最佳入水深度,再对模型在不同入射波波高和不同波浪周期条件下进行组合测试,对测得的捕获功率、透射系数等数据进行分析。基于黏性流体理论,利用STAR-CCM+软件进行数值模拟,并与物理试验结果进行对比验证。结果表明,该模型的捕能性能处于最佳区间时,消波性能最佳,说明该模型成功地进行了波浪能的捕获和转化,模拟值与试验值的差异较小,变化趋势基本一致。

关键词：浮式防波堤 Savonius桨叶捕能消波性能

人工智能产品算法设计者的犯罪过失判断——以危惧感说的核心观点为立场

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重庆大学学报（社会科学版） 2024年第3期30卷 228-241页

作者：刘嘉铮东南大学法学院江苏南京211189

判断人工智能产品算法设计者的过失时,修正的旧过失论对导致危害结果发生的因果历程设置了具体预见可能性标准,这一标准与算法的黑箱属性以相关性而不是因果关系为基础的决策过程存在冲突。同时,此立场只重视结果忽视行为的逻辑会打击... 详细信息

判断人工智能产品算法设计者的过失时,修正的旧过失论对导致危害结果发生的因果历程设置了具体预见可能性标准,这一标准与算法的黑箱属性以相关性而不是因果关系为基础的决策过程存在冲突。同时,此立场只重视结果忽视行为的逻辑会打击算法设计者的积极性,阻碍算法进步。新过失论虽然以结果避免义务作为犯罪过失的核心,但是其对结果预见可能性的标准缺乏具体设计,在判断预见可能性时往往束手无策。因此,两种立场都不是判断人工智能产品算法设计者犯罪过失的合理方案。相比之下,虽然危惧感说(超新过失论)认为结果预见可能性只需达到危惧感的观点受到了主流观点的批评,但这种批评值得商榷:其一,只看到了这种立场对结果预见可能性的低程度要求,却没有看到这种要求背后的核心观点对于判断犯罪过失的合理性;其二,将危惧感说提出者本人对个别案件的过失判断等同于危惧感说的全部,略显片面。与修正的旧过失论和新过失论相比,危惧感说的核心观点是:结果预见可能性与结果避免义务存在相互关联性,这是判断人工智能产品算法设计者犯罪过失的合理方案。以危惧感说的核心观点为思路,犯罪过失包括客观的结果预见可能性、客观的结果预见义务和客观的结果避免义务。人工智能产品算法设计者客观的结果预见可能性的标准是:一旦遭遇包含异常因素的特殊情况,算法有可能做出不利决策,进而引发消极后果。算法设计者客观的结果预见义务的内容是:其一,应当预见到其设计的算法不仅会被用于没有异常因素出现的正常情况,而且可能被用于伴随异常因素出现的特殊情况;其二,一旦其设计的算法面临特殊情况,该系统可能会做出不利决策。算法设计者客观的结果避免义务的内容是:应当避免在设计算法时植入为社会公众普遍反对或不赞同的价值理念;在设计时检验“投喂”给算法系统的数据质量,最大程度防止缺陷数据进入算法机器学习训练的“垃圾进”风险;及时告知产品生产者算法可能面对的异常情况。

关键词：算法结果预见可能性危惧感说结果预见义务结果避免义务

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信控交叉口公交专用车道动态共享实时控制方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 98-109页

作者：刘嘉晖陈科陈群中南大学交通运输工程学院长沙410075 湖南省交通规划勘察设计院有限公司长沙410200

针对目前交叉口拥堵、公交专用车道利用率低的问题,提出一种信控交叉口公交专用车道动态共享实时控制方法。利用GPS定位实时获取交叉口处公交车的位置,并通过交通检测设备获取专用道内小汽车车辆数,结合主信号显示情况综合计算当前时刻... 详细信息

针对目前交叉口拥堵、公交专用车道利用率低的问题,提出一种信控交叉口公交专用车道动态共享实时控制方法。利用GPS定位实时获取交叉口处公交车的位置,并通过交通检测设备获取专用道内小汽车车辆数,结合主信号显示情况综合计算当前时刻公交专用道共享前后交叉口车辆总延误。将延误大小判断结果反馈给车道信号,车道信号显示红灯或绿灯以提醒司机是否能够进入公交专用道。引入受影响车辆概念,建立以减少交叉口车辆总延误为目标的公交专用车道共享控制模型。通过对当前时刻主信号显示红灯和显示绿灯两种情况分析,提出一种综合考虑车辆司乘系数、受影响车辆的交叉口延误计算方法,得到共享公交专用车道前后交叉口车辆总延误差值的表达式。利用示例数值模拟在多种不同场景下车道信号的显示情况,分析了专用道内已有车辆、公交车位置以及主信号显示情况对车道共享的影响。结果表明:该控制方法较符合实际情况,并能有效提高公交专用车道利用率,能够充分利用交叉口绿灯时间,为解决公交专用车道的动态共享、缓解道路拥堵提供了一种新的思路。

关键词：交通运输工程车道共享方案建模仿真公交专用车道 GPS观测交叉口延误

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数字经济的存在论基础及其时代张力

江海学刊 2024年第3期 102-111页

作者：速继明刘嘉瑜华东师范大学马克思主义学院

“数字经济”以“数字化生存”为存在论基础。数字化是人类在破除模糊性、不确定性,追求精确性和可计算性,乃至交互性过程的客观结果。“数字化生存”是人类数字化历史经不断量变累积而来的质变结果,是数字信息技术对人类生存状态的塑... 详细信息

“数字经济”以“数字化生存”为存在论基础。数字化是人类在破除模糊性、不确定性,追求精确性和可计算性,乃至交互性过程的客观结果。“数字化生存”是人类数字化历史经不断量变累积而来的质变结果,是数字信息技术对人类生存状态的塑造及人类数字化时代生存样态的刻画。数字化所引发的远不止能量和信息的局部叠加,而是“数字化”的自我革命,呈现深刻张力,也引发诸多问题,如“数字人”与“生物人”的分离混淆甚至反主体性、“信息负荷”“信息偏食”“信息失真”等数字偏见、公私游离、数字奴役等。其消解的路径需经由关系主义思维,融合修辞与逻辑视野并兼及合理性与合法性标准。

关键词：数字化生存张力比特数字技术

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无形的力量:短视频传播中的声音实践

中国电视 2024年第1期 92-96页

作者：刘嘉山西传媒学院

近年来,在大众文化的传播实践中,声音的作用越发凸显。短视频的广泛流行造就了与传统视听艺术截然不同的声音景观,表现出“去中心化”“迷因属性”“交互式”等特征。这些变化要求创作者在进行短视频的创作与传播时,要做出一定程度的调... 详细信息

近年来,在大众文化的传播实践中,声音的作用越发凸显。短视频的广泛流行造就了与传统视听艺术截然不同的声音景观,表现出“去中心化”“迷因属性”“交互式”等特征。这些变化要求创作者在进行短视频的创作与传播时,要做出一定程度的调适与革新,如灵活运用音乐来调度情感、建立多维声音之间的“协作”叙事、重塑语言文本的可听性与传播力等。围绕短视频声音展开研究,也有助于揭示短视频的听觉文化属性,启发创作者利用声音改善传播效果。

关键词：声音研究短视频听觉传播

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温德青室内歌剧《赌命》的跨文化融合与创新

音乐创作 2024年第3期 145-152页

作者：刘嘉优上海音乐学院

跨文化融合的艺术观念在当代音乐创作中日益受到瞩目,中国当代作曲家温德青的室内歌剧《赌命》便是一个显著的实例。作品将西方歌剧的架构与中国古典叙事及新潮创作理念相结合,呈现出古典与新潮相互交融的艺术魅力,展现了作曲家在跨文... 详细信息

跨文化融合的艺术观念在当代音乐创作中日益受到瞩目,中国当代作曲家温德青的室内歌剧《赌命》便是一个显著的实例。作品将西方歌剧的架构与中国古典叙事及新潮创作理念相结合,呈现出古典与新潮相互交融的艺术魅力,展现了作曲家在跨文化创作方面的深入思考及勇于探索的精神。这种创新的音乐形式及跨文化融合的理念,为当代音乐创作赋予了全新的艺术活力。

关键词：温德青室内歌剧《赌命》跨文化融合艺术美感

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雷尼镍的磷量子点改性及其催化加氢脱硫性能

化工进展 2024年第3期43卷 1293-1301页

作者：谷星朋马红钦刘嘉豪天津大学化工学院天津300072 天津化工过程安全与装备技术重点实验室天津300072

高硫燃油燃烧产生的排放会对环境造成巨大的破坏,严重影响人类的生存,开发高效的加氢脱硫催化剂至关重要。本文以雷尼镍为前体,首次使用磷量子点和商业红磷对非负载型(雷尼镍)催化剂进行改性,并系统探究了改性条件(改性温度、用量、反... 详细信息

高硫燃油燃烧产生的排放会对环境造成巨大的破坏,严重影响人类的生存,开发高效的加氢脱硫催化剂至关重要。本文以雷尼镍为前体,首次使用磷量子点和商业红磷对非负载型(雷尼镍)催化剂进行改性,并系统探究了改性条件(改性温度、用量、反应温度)对催化剂加氢脱硫(DBT)性能的影响,采用BET比表面积测试、X射线衍射仪、扫面电子显微镜、透射电子显微镜、能量色散光谱和X射线光电子能谱等技术手段进行表征。结果发现,磷量子点改性催化剂的性能明显提升,改性催化剂孔径增大和磷量子点与镍的强相互作用是催化剂性能提升的主要原因。较大的孔径有利于DBT分子扩散,与磷量子点作用生成的带正电Ni^(δ+)物种将有利于DBT的吸附,进而提高催化剂的加氢脱硫性能,并在最佳实验条件下得到了99.1%的DBT转化率。

关键词：催化剂化学反应磷量子点改性加氢脱硫

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高速高功率密度无轴承永磁薄片电机设计与优化

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电机与控制学报 2024年第6期28卷 171-180页

作者：李健陈红李大伟裴同豪刘嘉韵山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590 华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074

传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电... 详细信息

传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电机拓扑结构需具备的基本特点,提出一种采用环形集成绕组的表贴式无轴承永磁薄片电机。在兼顾转矩和悬浮力输出性能、机械防护可靠性的基础上,对电机的电磁气隙长度和永磁体参数等主要尺寸进行优化设计。针对电机饱和、绕组端部伸出等不利因素,分别采取了超前角弱磁、定子略长的性能提升策略,有效地避免了悬浮力的大幅度跌落。搭建20 000 r/min的无轴承永磁薄片电机有限元仿真模型并制造实物样机。通过对电磁转矩和主、被动悬浮力的分析,证明了本文设计的无轴承永磁薄片电机兼具良好的转矩与悬浮力输出性能,单位幅值电流产生的电磁转矩、主动悬浮力分别为0.166 N·m、4.4 N,电机输出功率10 kW、功率密度5.2 kW/kg。

关键词：无轴承永磁薄片电机高速高功率密度环形绕组优化设计弱磁控制端部效应

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