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圆弧足被动行走机器人步态多重稳定性研究

力学学报 2024年第6期56卷 1784-1795页

作者：暴雨萌饶晓波丁顺良高建设郑州大学机械与动力工程学院郑州450001

目前关于被动行走步态的研究主要是揭示参数变化对其稳定性的影响,而对于步态多重稳定性的研究则较为少见.步态的多重稳定性不仅是行走模式多样化产生的根源,还是引发步态突变的关键因素.尽管当前共存步态的存在性已受到关注,但关于这... 详细信息

目前关于被动行走步态的研究主要是揭示参数变化对其稳定性的影响,而对于步态多重稳定性的研究则较为少见.步态的多重稳定性不仅是行走模式多样化产生的根源,还是引发步态突变的关键因素.尽管当前共存步态的存在性已受到关注,但关于这些步态的产生、演化以及消失机制的系统性研究尚未开展.为此,文章以圆弧足被动行走机器人为研究对象,应用胞映射及点映射算法探索到与周期一步态共存的几种高周期步态,绘制了共存步态的三维吸引盆并对这些步态的行走特性进行了详细的对比分析.此外,基于跳跃矩阵法改进了Poincaré-Newton-Floquet(PNF)算法,对被动行走系统的不稳定轨道及其对应的Floquet乘子进行了求解,并结合吸引盆进一步揭示了步态演化过程中的分岔和激变现象.研究结果表明,共存步态的周期越高,其平均步速越快,但步态稳定性越差;这些共存步态均由极限环的折叠分岔产生,并由倍周期级联路径通向混沌,最终与不稳定轨道在吸引盆边界上产生碰撞而消失.文章的研究结果有助于理解被动行走步态的多重稳定性,并为机器人的优化设计及稳定控制提供理论依据.

关键词：被动行走多重稳定性 PNF方法倍周期分岔折叠分岔边界激变

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基于深度学习的马铃薯形心及芽眼识别方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：张存东黄华支晓波张晖旺兰州理工大学机电工程学院

切块均匀性对于马铃薯种薯的后续发育有重要影响，然而在马铃薯自动化切种中该问题经常被忽视。本文立足自主研发的智能切种机，采用基于机器视觉的方法提取马铃薯的形心和芽眼，为马铃薯种薯切种均匀性提供了位置参考。在形心识别中，... 详细信息

切块均匀性对于马铃薯种薯的后续发育有重要影响，然而在马铃薯自动化切种中该问题经常被忽视。本文立足自主研发的智能切种机，采用基于机器视觉的方法提取马铃薯的形心和芽眼，为马铃薯种薯切种均匀性提供了位置参考。在形心识别中，根据传统机器视觉方法对马铃薯的边缘提取受环境因素影响，常规语义分割算法精度低、计算量大，不能满足实时精度和速度要求的情况，首先提出一种用于马铃薯形心识别的改进U-Net模型。该模型继承了U-Net编码-解码的结构特点并兼具多层特征感知能力，在编码和解码阶段引入倒置残差块来代替卷积模块，更好地结合高阶语义信息和低阶语义信息，并提高计算速度。然后将改进的U-Net与传统方法矩特征计算结合，对马铃薯的形心进行了精准提取。实验结果表明，改进的U-Net模型精确率、召回率、平均交并比和平均像素准确率分别为95.54%、98.19%、93.86%、98.19%，模型大小为6.1Mb，模型性能优良，在针对马铃薯的图像分割问题使模型轻量化的同时提高了分割精度、分割速度，使所提取的马铃薯形心位置更加准确、快速，为后续切种刀具的精准动作提供了理论基础。在自研的智能切种机上使用YOLO v5进行芽眼识别并采用刀具决策方法进行切种规划的条件下，改进的U-Net模型在实际切种中效果更好。

关键词：马铃薯深度学习图像分割 U-Net 形心识别 YOLO v5

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X80M钢级管道自动焊环焊缝裂纹成因分析

冶金分析 2024年第1期44卷 99-105页

作者：李曾珍杨叠代晓波鹿锋华李彦龙闫新宇中国石油天然气管道科学研究院有限公司油气管道输送安全国家工程研究中心曹妃甸新天液化天然气有限公司

管径1 422 mm、高钢级X80M某管线工程的自动焊环焊缝经现场无损检测发现疑似裂纹，打磨验证后确认为裂纹缺陷。为了探究X80M管线钢环焊缝出现裂纹的原因，通过钢管和焊接材料化学成分分析、裂纹无损检测定位、裂纹缺陷切割，以及裂纹宏... 详细信息

管径1 422 mm、高钢级X80M某管线工程的自动焊环焊缝经现场无损检测发现疑似裂纹，打磨验证后确认为裂纹缺陷。为了探究X80M管线钢环焊缝出现裂纹的原因，通过钢管和焊接材料化学成分分析、裂纹无损检测定位、裂纹缺陷切割，以及裂纹宏微观形貌及组织、显微硬度、裂纹及裂纹附近区域分析等试验方法，确定了裂纹的形成原因。分析结果表明：裂纹位于焊缝填充层，裂纹附近的基体富集Cu元素，以等轴晶为主，其周围显微硬度值明显高于远离裂纹的焊缝，且裂纹沿着晶界扩展，裂纹内部及其附近区域均存在Cu。结合现场施焊信息，在填充焊接过程中，铜质导电嘴与坡口壁接触而发生短路，短路电流产生的高温使铜质导电嘴与坡口壁接触部分烧熔，熔化的Cu进入焊缝，并沿着焊缝晶界扩散而形成Cu富集区，导致环焊缝熔铜开裂。

关键词： X80M管线钢自动焊环焊缝裂纹成因熔铜开裂

贵州高原水库浮游生物群落稳定性及其环境驱动因子辨识

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环境科学 2024年第7期45卷 3983-3994页

作者：顾太波肖晶韩丽彬邓恺芊王鹏飞罗江之李秋华贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室贵州省国际合作研究基地水生态国际联合研究中心贵州省高原水库水环境保护与生态修复工程技术研究中心

为了解贵州高原水库环境下，浮游动物及浮游植物群落稳定性情况，水库水质变化影响浮游生物稳定性的过程.于2020年10月和2021年的4、6、8月对3座不同营养型水库（花溪水库、构皮滩水库和海龙水库）的浮游生物群落变化及水质变化进行研... 详细信息

为了解贵州高原水库环境下，浮游动物及浮游植物群落稳定性情况，水库水质变化影响浮游生物稳定性的过程.于2020年10月和2021年的4、6、8月对3座不同营养型水库（花溪水库、构皮滩水库和海龙水库）的浮游生物群落变化及水质变化进行研究，结合时滞分析（TLA）研究浮游动物和浮游植物群落稳定性，使用方差分解分析（VPA）探究两个群落对环境变化的响应，揭示水库浮游生物群落变化的驱动因子.结果表明，3座水库的综合营养指数（TLI）均值为44.07、44.68和50.25.花溪水库和构皮滩水库为中营养型水库，海龙水库为富营养型水库.总共鉴定出浮游动物轮虫51种，轮虫39种，桡足类3种和枝角类9种.其中轮虫丰度最多，占85.96%.浮游植物鉴定出7门73种，蓝藻门16种，绿藻门32种，硅藻门16种，甲藻门3种，裸藻门4种，隐藻和金藻门各1种.其中蓝藻门和硅藻门丰度占比最大，分别为66.2%和27.35%.浮游动物和浮游植物群落Bray-Curtis距离的绝对偏差中位数（MAD）分别为：花溪水库0.67和0.65、构皮滩水库0.80和0.69、海龙水库0.85和0.47，值越大说明群落的变异越大. TLA结果中浮游动物的斜率绝对值大于浮游植物的绝对值，斜率绝对值分别为0.018和0.004，斜率绝对值越大群落变异速度越快.浮游动物群落相对浮游植物群落稳定性更低，对环境变化的响应更敏感，变异程度更大.水库的富营养状态程度越高，这种现象越明显.VPA显示，花溪水库和海龙水库浮游生物群落变化主要受到水温和富营养化因子影响.构皮滩水库浮游生物群落变化主要受到水温和化学因子的影响.花溪水库的驱动因子为水温、TP、高锰酸盐指数和SD.构皮滩水库驱动因子为水温、NO3--N和pH.海龙水库的驱动因子为水温和TP.水温和营养盐是影响水库浮游生物群落稳定性的主要原因.

关键词：浮游生物群落稳定性驱动因子水库

价值构筑、地方书写与路径探索:边疆少数民族地区农村公益电影放映考察

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当代电影 2024年第5期 83-89页

作者：朱丹华里晓行昆明理工大学艺术与传媒学院澳门科技大学人文艺术学院中国澳门

20世纪末,我国开始实施“2131工程”。二十多年来,农村公益电影放映极大地丰富了广大农民群众的文化娱乐生活,已成为我国电影事业的重要组成部分。本文以云南文山的农村公益电影放映活动为考察对象,分析了边疆少数民族地区农村公益电影... 详细信息

20世纪末,我国开始实施“2131工程”。二十多年来,农村公益电影放映极大地丰富了广大农民群众的文化娱乐生活,已成为我国电影事业的重要组成部分。本文以云南文山的农村公益电影放映活动为考察对象,分析了边疆少数民族地区农村公益电影放映事业在铸牢中华民族共同体意识、构筑边疆文化安全体系、形塑乡村文化景观等方面发挥的重要作用,对边疆少数民族地区农村公益电影放映的发展路径进行了探讨。

关键词：农村公益电影放映 “2131工程” 中华民族共同体意识乡村文化景观

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基于SEC工具的初中化学教材习题与新课标的一致性研究

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化学教育(中英文) 2024年第13期 8-16页

作者：苏彩华李佳晓曾卓王辉华南师范大学化学学院深圳市格致中学

采用SEC一致性分析工具对初中化学人教版、科粤版和鲁教版教材习题从内容主题和认知水平进行一致性分析，揭示不同版本教材习题在这2个维度的分布特点和一致性情况，结果表明3个版本教材习题与新课标的总体一致性指数不高，教材习题的... 详细信息

采用SEC一致性分析工具对初中化学人教版、科粤版和鲁教版教材习题从内容主题和认知水平进行一致性分析，揭示不同版本教材习题在这2个维度的分布特点和一致性情况，结果表明3个版本教材习题与新课标的总体一致性指数不高，教材习题的设置存在较大的提升空间，就此为新教材习题的编写和教学实施提出相应建议。

关键词： SEC工具初中化学教材新课标一致性

非平整路面下被动行走机器人的步态动力学演化

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：高建设暴雨萌赵天丁顺良饶晓波郑州大学机械与动力工程学院

为了探索非平整路面环境对被动行走机器人的步态演化影响，采用正弦函数模型刻画路面的凹凸特性，并通过引入随机变化的路面幅度和频率来模拟真实行走环境下道路的起伏状态。通过运用分岔图和李雅普诺夫指数等数值分析工具，对比了不同... 详细信息

为了探索非平整路面环境对被动行走机器人的步态演化影响，采用正弦函数模型刻画路面的凹凸特性，并通过引入随机变化的路面幅度和频率来模拟真实行走环境下道路的起伏状态。通过运用分岔图和李雅普诺夫指数等数值分析工具，对比了不同路面不平度对机器人步态稳定性的影响，并深入探讨全局分岔中的边界激变事件引发的机器人跌倒行为。此外，搭建机器人样机并进行ADAMS动力学仿真，验证了模型的行走能力。研究表明，在正弦波形的非平整路面上，机器人的步态为拟周期运动，并随系统参数的改变经环面倍化分岔逐渐演变为混沌；而在随机非平整路面上，路面对机器人步态的激励效应导致其偏离极限环轨迹，系统的稳定性下降；在上述行走环境中，产生于鞍结分岔的不稳定轨道引发的双边界激变事件是步态吸引子最终消失的重要原因。

关键词：机器人技术被动行走非平整路面分岔李雅普诺夫指数双边界激变

基于多模态信息相互引导补充的雷达-相机三维目标检测

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计算机应用 2024年

作者：张传浩屠晓涵谷学汇轩波郑州警察学院图像与网络侦查系郑州图铭智能科技有限公司

多模态三维目标检测是计算机视觉的一项重要任务，如何更好地融合不同模态之间的信息一直是该任务的研究重点。过去的方法在融合不同模态信息时缺少对信息的筛选，过多无关与干扰的信息会造成模型性能的下降。针对上述问题，提出一种基... 详细信息

多模态三维目标检测是计算机视觉的一项重要任务，如何更好地融合不同模态之间的信息一直是该任务的研究重点。过去的方法在融合不同模态信息时缺少对信息的筛选，过多无关与干扰的信息会造成模型性能的下降。针对上述问题，提出一种基于多模态信息相互引导补充的雷达-相机三维目标检测模型，在融合特征时从另一种模态中自适应地挑选信息进行融合。自适应信息融合包括数据层面的相互引导补充和特征层面的相互引导补充。在数据层面的融合中，使用由点云产生的深度图和图像产生的分割掩码作为输入，构建出实例级的深度图与实例级的三维虚拟点分别用于图像与点云的补充。在特征层面的融合中，使用点云产生的体素特征和图像产生的特征图作为输入，从另一种模态中为待融合特征选取关键区域并通过注意力机制进行特征融合。实验结果表明，所提模型在nuScenes测试集上取得了良好的效果，相较于BEVFusion和TransFusion等传统非引导的融合方法，将平均精度均值（mAP）和nuScenes检测分数（NDS）两个主流评测指标分别提升了0.9～29.0个百分点和0.6～26.1个百分点。验证了所提模型可有效提高多模态三维目标检测的准确性。

关键词：多模态三维目标检测自适应信息融合数据层面融合特征层面融合雷达-相机

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单板焊接空心球节点受拉承载性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 1-10页

作者：陈志华蔡汝锐刘红波温锁林天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机... 详细信息

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机理,建立有限元模型并进行验证,该模型能较好地反映单板焊接空心球节点轴拉性能,通过有限元模型参数化分析揭示了节点尺寸、加劲肋、单板尺寸等参数对其力学性能的影响规律,并提出单板焊接空心球轴拉承载力计算公式.研究结果表明:单板焊接空心球在轴拉作用下为应力集中导致的剪切强度破坏,破坏发生在单板端部与空心球连接处,表现为焊接空心球被撕裂;有限元应力云图得出破坏时沿着单板平面内拉力方向的剪应力起主要作用;单板焊接空心球节点的受拉承载力随单板宽度及空心球壁厚的增大而明显增大,空心球直径的增大会使承载力略有降低,单板的厚度增加使节点承载力略有提高,单板的高度对节点承载力的影响较小,空心球内设置加劲肋能使承载力提高至少20%;基于参数化提出的单板焊接空心球节点的受拉承载力计算公式能简便地计算出单板焊接空心球节点的承载力,相对误差在±15%以内,满足工程设计误差要求.研究工作可为今后外接单板的焊接空心球节点分析设计提供参考.

关键词：单板焊接空心球节点数值模拟轴拉性能承载力

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