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微型仿生爬虫机器人类脑环境感知方法

科学通报 2023年第23期68卷 3095-3106页

作者：王运梦李涛徐剑君唐凤珍崔龙刘钊铭刘连庆中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 中国科学院大学北京100049 沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870

微型仿生机器人是一种仿照生物外形和运动形态制作设计的机器人,凭借其体型小、机动性高、环境适应性强等优点,在复杂环境探索、敌情侦察等特殊场景中具有较高的应用前景,近年来备受研究人员的关注.但是微型机器人运动稳定性弱、单目相... 详细信息

微型仿生机器人是一种仿照生物外形和运动形态制作设计的机器人,凭借其体型小、机动性高、环境适应性强等优点,在复杂环境探索、敌情侦察等特殊场景中具有较高的应用前景,近年来备受研究人员的关注.但是微型机器人运动稳定性弱、单目相机环境感知精度低等问题的存在一直制约着其实际应用.本文仿照昆虫“独角仙”设计了一种新的微型仿生爬虫机器人,开发了基于生物运动调控机制的六足机器人控制系统,改进了基于啮齿类动物空间导航原理的同时定位与建图系统.使用自研的微型仿生爬虫机器人在人造沙盘和真实室内走廊两个场景中进行了实验验证.在人造沙盘场景,由于微型仿生爬虫机器人提供的环境图像质量模糊,ORB-SLAM3算法无法完成回环检测,不能正确识别曾经见过的场景.类脑同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)系统回环准确率高达100%,比原RatSLAM算法提高了4.36%.在真实室内走廊场景,ORB-SLAM3算法和RatSLAM算法建图效果都比较差,而类脑SLAM不仅有着较好的建图结果,而且在准确率100%的同时召回率也高达97.87%.与ORB-SLAM3和RatSLAM算法相比,类脑SLAM系统取得了较好的建图结果.因此,自研的微型仿生爬虫机器人具有灵活的运动能力、鲁棒的导航定位能力,促使微型仿生机器人离实际应用更近了一步.

关键词：微型仿生机器人生物运动调控机制空间导航神经机制类脑SLAM 环境感知

动态场景下基于YOLOv5的快速单目视觉SLAM算法

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仪表技术与传感器 2023年第4期 122-126页

作者：王运梦崔龙刘钊铭张峰中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049

针对动态场景下的动态物体容易产生移动和变形,从而直接影响单目视觉SLAM定位和建图的效率等问题,提出了一种使用深度学习对图像进行动态特征点剔除的单目视觉SLAM算法。基于ORB-SLAm3算法的整体框架,在动态物体检测线程中使用YOLOv5构... 详细信息

针对动态场景下的动态物体容易产生移动和变形,从而直接影响单目视觉SLAM定位和建图的效率等问题,提出了一种使用深度学习对图像进行动态特征点剔除的单目视觉SLAM算法。基于ORB-SLAm3算法的整体框架,在动态物体检测线程中使用YOLOv5构建的卷积神经网络作为目标识别算法,在跟踪线程中对动态物体特征点进行剔除,有效减少了错误特征提取造成的运行时间浪费和位姿估计误差。经实验验证,所提算法在TUM动态场景单目数据集中能够保持准确定位且效率较高,其定位精度比ORB-SLAm3和ORB-SLAM2更好,效率分别提高了20.65%和19.14%。

关键词： ORB-SLAm3 YOLOv5 动态场景物体检测单目视觉SLAM

基于体素栅格的矿区敞车车厢自动定位与分割的研究

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矿业研究与开发 2023年第4期43卷 195-201页

作者：曹福来尤小梅崔龙刘钊铭白宁沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110159 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110169

在矿料车间的自动化改造过程中常采用多个安装在车间顶部的激光雷达来感知外部环境信息。然而,这种安装方式常导致雷达到火车的距离与矿料车间中敞车车厢之间的距离相差过大,雷达采集到的点云十分杂乱稀疏且部分缺失;随着车厢中堆积的... 详细信息

在矿料车间的自动化改造过程中常采用多个安装在车间顶部的激光雷达来感知外部环境信息。然而,这种安装方式常导致雷达到火车的距离与矿料车间中敞车车厢之间的距离相差过大,雷达采集到的点云十分杂乱稀疏且部分缺失;随着车厢中堆积的矿料越来越多,雷达采集到的点云也会不断变化;且车间中的火车有不同的型号尺寸、在装完一部分车厢之后火车还会向前运动。这些情况都会给车厢的自动定位和分割带来困难。基于此,借鉴点云体素的思想,创新性地提出了一种基于平面矩形栅格的矿区敞车车厢的点云自动定位与分割方法,通过实际数据测得该方法的相对误差依然可以控制在±1%以内,具有良好的优越性能,可以为矿区的自动化改造提供先决条件。

关键词：点云定位与分割点云体素敞车矿料车间激光雷达

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电动汽车整车热管理及其智能控制策略的研究

电动汽车整车热管理及其智能控制策略的研究

作者：刘钊铭重庆大学

学位级别：硕士

汽车热管理控制及其智能化对于电动汽车的发展非常关键。其中空调系统与乘员舱系统的热管理控制的表现关系到车内人员的舒适度,驾驶感受以及对电动汽车的市场印象。另外,高续航里程指标对于电动汽车十分重要,而汽车空调系统作为能耗大... 详细信息

汽车热管理控制及其智能化对于电动汽车的发展非常关键。其中空调系统与乘员舱系统的热管理控制的表现关系到车内人员的舒适度,驾驶感受以及对电动汽车的市场印象。另外,高续航里程指标对于电动汽车十分重要,而汽车空调系统作为能耗大户将严重削减电动汽车的续航里程。因此,为了减小里程焦虑问题,同时提升乘员舱热管理控制的智能性与舒适性,需要认真考虑智能化的电动汽车乘员舱温度控制策略的优化设计。对此,本文对电动汽车空调和乘员舱系统热管理控制策略进行了相关研究,主要的研究内容和成果如下:首先,搭建了面向控制的电动汽车空调与乘员舱系统动态热模型,并进行了模型的降温实验验证。为了实现乘员舱温度的舒适自调节,本文通过利用车内人员车内历史温度调节习惯信息与PMV指标结合的方式来适应不同乘客的热习惯,并用于产生舒适的控制参考温度。同时,采用了模糊PID的控制方式控制汽车空调压缩机来实现变工况下的实时的精确舒适温度追踪。结果表明,相比于传统的控制方式,提出的控制策略可以保证舒适性的同时减小系统能耗,实现智能的电动汽车乘员舱的舒适温度自调节。为了进一步提升控制效果,采用了模型预测控制的方式来同时控制汽车空调压缩机和风扇,并使用车速预测的方式为模型预测控制提供未来工况的预测信息,以此减小扰动影响。结果表明,采用模型预测控制可以很好地处理空调系统多输入-多输出控制问题,提升了空调系统执行机构间配合能力。从而对空调系统效率提升,能耗降低,结霜现象的抑制有积极作用。并且,控制结果也表明了车速预测对于乘员舱模型预测控制的舒适温度的动态追踪能力有提升作用。最后,为了实现经济的乘员舱热管理与空气质量的健康管理之间的协同控制,本文提出了一种考虑降低病毒感染风险与能耗的空调系统冷却与通风协同控制策略。通过离线优化出最优的通风逻辑,并结合模型预测控制温度控制实现了对病毒感染风险,温度控制误差和能耗的三个代价指标的综合最小化。控制结果表明,提出的协同控制策略能更为经济地进行健康通风,在降低病毒风险的同时保证乘员舱内人员的热舒适性。与全通风和不通风策略相比,其综合控制表现更佳。

关键词：电动汽车热管理动态热建模自适应设计模型预测控制协同与优化

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光伏灌溉水泵系统设计

光伏灌溉水泵系统设计

作者：刘钊铭黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

随着现代信息科学和农业技术的快速发展,人类对能源的需求量大而紧俏。太阳能作为新型无污染能源被人类广泛应用于各个领域,而近年来光伏技术应用中的光伏灌溉水泵系统在抗旱、节水、节能方面大有可观,使其在农业发展中成为又一项重要... 详细信息

随着现代信息科学和农业技术的快速发展,人类对能源的需求量大而紧俏。太阳能作为新型无污染能源被人类广泛应用于各个领域,而近年来光伏技术应用中的光伏灌溉水泵系统在抗旱、节水、节能方面大有可观,使其在农业发展中成为又一项重要应用。但多数灌溉环境条件恶劣,水泵电机作为该系统的动力核心,发生定子匝间短路故障是光伏灌溉水泵系统在运行时所产生的主要故障。因此,本文以太阳能发电技术为发电源,通过在不同环境下的花生作物不同生育期的需水量对比,对光伏灌溉水泵系统的器件选择、光伏最大功率点跟踪、水泵电机自动调速、电机定子匝间短路故障诊断进行针对性研究,使其能良好满足花生作物日常灌溉需求。主要研究内容如下:首先,获取了实验地点太阳辐射量、降水量等环境信息后,建立了太阳辐射模型。结合了花生作物的需水规律和作物生长期的降水分布,在此基础上计算出了所需水泵抽水量,计算了光伏板数量和光伏供电装置的容量,选择了合适的水泵模型。进行了光辐射量与灌溉水量关系仿真,证明了此光伏灌溉水泵系统可满足作物灌溉需求的可行性。分析了光伏灌溉水泵系统的结构,制定了总体方案,实现光伏灌溉水泵系统设计。然后,分析了光伏电池特性,建立了数学模型,并用PvSyst及MATLAB软件仿真了光伏电池和光伏水泵供电系统,得到光伏阵列特性曲线后,分析了传统的最大功率点跟踪方法,步长太大或太小,外部环境因素变化引起的功率损耗大,效率低,研究了利用改进的自适应变步长扰动观测方法来节省最大功率点跟踪时间的同时减少振荡。利用了转子磁场定向法对水泵电机进行矢量控制,将三相异步电动机等效于直流电机,对直流电动机的速度控制方法进行了仿真,实现了交流水泵电机调速。最后,研究了水泵电机定子匝间短路故障诊断相关方法,建立了水泵电机定子短路故障的数学模型,提出了采用参数估计方法对定子短路故障进行诊断,用MATLAB软件对参数估计方法进行仿真研究,估计结果与测量结果对比表明,采用参数估计算法对水泵电机定子绕组匝间短路故障诊断是可行的。

关键词：光伏灌溉水泵矢量控制电机定子匝间短路故障诊断参数估计

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莫尔超晶格中的分数化拓扑量子态

物理学报 2024年

作者：刘钊浙江近代物理中心浙江大学物理学院

带有分数化准粒子激发的分数量子霍尔态是一种奇特的强关联拓扑量子物态，自1982年在强磁场二维电子气中被首次观测到以来一直是凝聚态物理重要的前沿方向.去年来，有多个团队在基于过渡金属硫族化合物和石墨烯的莫尔超晶格中观测到了... 详细信息

带有分数化准粒子激发的分数量子霍尔态是一种奇特的强关联拓扑量子物态，自1982年在强磁场二维电子气中被首次观测到以来一直是凝聚态物理重要的前沿方向.去年来，有多个团队在基于过渡金属硫族化合物和石墨烯的莫尔超晶格中观测到了零磁场分数量子霍尔效应，在莫尔超晶格中还发现了分数量子自旋霍尔效应的迹象.这表明莫尔超晶格体系能够有效调控能带及相互作用，是在零磁场条件下实现分数化拓扑量子态的理想平台.本文将简要论述与此相关的研究进展和存在的挑战,并对该领域未来可能的发展方向做出展望.

关键词：莫尔超晶格分数陈绝缘体分数量子自旋霍尔效应非阿贝尔拓扑序

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基于多变量时间序列的接触状态聚类分析

电子科技大学学报 2020年第5期49卷 660-665页

作者：刘乃龙周晓东刘钊铭崔龙中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110169 中国科学院大学机器人与智能制造学院沈阳110169 北京控制工程研究所精密转动和传动机构长寿命技术北京市重点实验室北京海淀区100094 空间智能控制技术重点实验室北京海淀区100094

针对机器人轴孔装配任务中接触状态的分类问题,该文提出了一种基于多变量时间序列的聚类方法。该方法利用深度时间聚类网络对装配过程中的接触状态变量进行编码,然后使用复杂度不变性度量对时间序列片段进行划分。该方法避免了对接触过... 详细信息

针对机器人轴孔装配任务中接触状态的分类问题,该文提出了一种基于多变量时间序列的聚类方法。该方法利用深度时间聚类网络对装配过程中的接触状态变量进行编码,然后使用复杂度不变性度量对时间序列片段进行划分。该方法避免了对接触过程进行准静态分析,因此在实际中具有一定的通用性。并且利用时间序列的方式有利于提取接触状态变量的时间关联特性,从而使得聚类的结果更加鲁棒。实验结果和预期一致,验证了该算法的正确性和有效性。

关键词：聚类分析接触状态多变量时间序列机器人装配无监督

低速直驱式大功率永磁同步电动机振动特性研究

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电机与控制学报 2017年第7期21卷 73-77页

作者：姜新通李伟凯陈言刘钊铭浙江大学电气工程学院浙江杭州310007 黑龙江八一农垦大学信息技术学院黑龙江大庆163319

电机电磁噪声的主要来源是定子铁心和机壳的振动,转子偏心也会产生不平衡磁拉力,并导致电动机产生振动和噪声。采用低速直驱方式时,振动会直接传递到与电机系统相连的其他设备上,更易造成部件的疲劳或损坏。为预知低速直驱式大功率永磁... 详细信息

电机电磁噪声的主要来源是定子铁心和机壳的振动,转子偏心也会产生不平衡磁拉力,并导致电动机产生振动和噪声。采用低速直驱方式时,振动会直接传递到与电机系统相连的其他设备上,更易造成部件的疲劳或损坏。为预知低速直驱式大功率永磁同步电动机的振动特性,限制其振动和噪声水平。基于有限元方法,对该类电机定子进行了谐响应数值分析,并完成了转子的不平衡响应分析与计算。随后通过振动试验测试的方法,验证了理论分析的正确性。最终揭示出该类电机振动响应特性,进而为其减振降噪和结构优化设计提供必要的理论依据。

关键词：振动特性噪声固有频率有限元

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近现代妇女报刊与中国女性文学的文献研究

南开学报（哲学社会科学版） 2024年第4期 1-9页

作者：刘钊长春师范大学文学院吉林长春130032

近现代妇女报刊发轫于清末,兴盛于20世纪三四十年代,是20世纪上半叶思想史、妇女史研究的重要文献。21世纪以来,随着报刊文献被影印出版、数据库的逐渐普及,更多被长期埋没的妇女报刊被发掘出来,进入女性文学研究视野。妇女报刊致力于... 详细信息

近现代妇女报刊发轫于清末,兴盛于20世纪三四十年代,是20世纪上半叶思想史、妇女史研究的重要文献。21世纪以来,随着报刊文献被影印出版、数据库的逐渐普及,更多被长期埋没的妇女报刊被发掘出来,进入女性文学研究视野。妇女报刊致力于启蒙女界,开设各类文学专栏,扶持女性创作,服务女性读者,其文学文献价值在基础薄弱的清末民初女性文学研究中得到充分体现。女性文学研究运用文献学理论与方法,有利于处理好史料与批评、性别与审美之间的关系。发挥妇女报刊与多种文献相互补证的作用,可以进一步打开文学与性别多学科交叉研究的思路,拓展近现代女性文学更加广阔的研究空间。

关键词：妇女报刊女性文学性别研究文献学