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货到人拣选系统货架储位动态指派及AGV路径规划方法研究

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货到人拣选系统货架储位动态指派及AGV路径规划方法研究

作者：姚彦珂北京交通大学

学位级别：硕士

电商、快递等行业的高速发展,使得对于仓储订单拣选效率的要求越来越高,基于移动机器人的“货到人”拣选系统因其高效的订单拣选效率和准确度逐步替代了传统仓库的拣货作业模式。在“货到人”拣选系统中,移动机器人在存储商品的可移动... 详细信息

电商、快递等行业的高速发展,使得对于仓储订单拣选效率的要求越来越高,基于移动机器人的“货到人”拣选系统因其高效的订单拣选效率和准确度逐步替代了传统仓库的拣货作业模式。在“货到人”拣选系统中,移动机器人在存储商品的可移动式货架底部将其托运至拣货站台,拣选人员依据订单拣选商品后,机器人将拣选任务完成的货架搬运回至存储区域。在整个拣选环节中,货架的存储位置动态指派问题决定了下一周期移动机器人的拣选效率,多移动机器人之间的无碰撞行走决定了“货到人”拣选系统运作的稳定性。本文首先分析了目前电商行业订单需求与仓储物流的发展趋势,阐述文章研究背景与研究问题,介绍了“货到人”拣选系统下的仓库布局、拣选作业流程,重点研究了“货到人”拣选系统中货架储位动态指派问题以及多机器人路径规划问题,从而提升拣选系统中的作业效率。本文具体研究内容如下:第一,通过分析货到人系统中的作业流程,考虑仓库布局的动态连续变化关系,对动态货架储位再指派问题进行研究。首先,构造了反映仓库布局动态变化的以最小化移动货架总距离为目标的混合整数规划模型;其次,设计采用了考虑动态关联性的模拟退火算法用于求解,算法设计了邻域解生成算子、修复算子;最后,构造不同规模的算例验证了模型和算法的优良性,并且与传统指派策略(随机存储、最近开放位置存储、固定存储)进行比较,提出货架与储位匹配值以及货架搬运距离两个指标,验证了本文提出的动态储位策略可以对仓库布局起到优化的作用。第二,通过分析货到人系统中AGV拣选过程中的路径碰撞问题,对多AGV搬运货架过程中的协同路径规划进行研究。在动态储位指派策略下对于AGV的走行路径灵活性会有较高的要求,所以研究多AGV的动态路径规划问题十分重要。本文首先,构造了多AGV协同路径规划的场景模型;接着,阐述了分布式控制方法相对于集中式控制方法的优势,并设计了采用改进的多智能体深度强化学习算法,通过设计局部状态获取方式、奖励函数、多智能体深度学习网络结构、学习率递减策略等,实现多AGV路径实时避障;然后,基于动态存储策略中货架的储位可以动态改变的思想,随机选取AGV的起点和终点,设定一个基本的货到人系统环境模型,以AGV搬运货架到拣选台这一路径过程为例,输出每台AGV的无碰撞路径,并以路径步数、任务完成成功率作为评价的指标,验证算法的有效性以及灵活性;此外,将本文提出的方法与改进前的深度强化学习算法进行比较,通过改变学习率、奖励值等算法参数,以及改变仓库的规模和AGV的数量进行多次实验;最后,将本文算法规划的路径与传统路径规划算法规划的路径进行对比,证明本文提出的算法对于货到人拣选系统中的多AGV路径规划问题具备可拓展性以及实用性,并针对实验结果提出了下一步结合AGV调度的协同优化研究的方向。本文以货到人拣选系统为研究场景,设计的模型和算法可用于货到人拣选系统中货架储位动态指派问题、多AGV路径规划问题的解决,提出的货架储位动态指派策略以及分布式控制路径规划算法可有助于提升拣选系统的拣选效率以及稳定性。本文共有图35幅,表10个,参考文献94篇。

关键词：货到人拣选系统储位指派路径规划分布式控制方法深度强化学习

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考虑班期限制的中欧陆海快线路线优化

综合运输 2022年第5期44卷 119-125页

作者：姚彦珂纪寿文田晖刘振国北京交通大学北京100044 中远海运物流有限公司北京100025 交通运输部科学研究院北京100029

中欧陆海快线是作为中欧贸易运输的大通道,逐渐成为我国与欧洲间重要的连接纽带。本文针对Z公司为客户提供最佳联运服务方案的需求,将海铁联运运输情况分为国内运输段、海上运输段和欧洲运输段,考虑运输成本、中转操作成本、随机运输时... 详细信息

中欧陆海快线是作为中欧贸易运输的大通道,逐渐成为我国与欧洲间重要的连接纽带。本文针对Z公司为客户提供最佳联运服务方案的需求,将海铁联运运输情况分为国内运输段、海上运输段和欧洲运输段,考虑运输成本、中转操作成本、随机运输时间、随机中转时间等,建立了时间-成本双目标的中欧陆海快线海铁联运路线优化模型,并采用遗传算法进行求解,最后根据现有的海运航线时刻表、欧洲班列时刻表等进行实例验证,对不同时间成本比例情况下所得到的运输方案进行比较分析,最终得到优质海铁联运运输方案,提高中欧陆海快线海铁联运运输效率。

关键词：物流工程路线优化遗传算法中欧陆海快线海铁联运

Wi-Fi环境下基于混合深度学习模型的人体动作识别研究

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Wi-Fi环境下基于混合深度学习模型的人体动作识别研究

作者：姚彦成安徽师范大学

学位级别：硕士

随着Wi-Fi环境下人体行为感知技术的迅速发展,人体动作识别已经成为了智慧家居、医疗保健和人机交互等众多应用中的关键一环。与传统的识别方式相比,基于Wi-Fi的方式具有更加明显的优点,它不会受到光照条件和障碍物的影响,也不易侵犯用... 详细信息

随着Wi-Fi环境下人体行为感知技术的迅速发展,人体动作识别已经成为了智慧家居、医疗保健和人机交互等众多应用中的关键一环。与传统的识别方式相比,基于Wi-Fi的方式具有更加明显的优点,它不会受到光照条件和障碍物的影响,也不易侵犯用户的隐私。其次,作为非接触式方法,无需用户佩戴传感器,应用范围广,对用户友好。同时,商用Wi-Fi设备成本低廉,可以方便地进行大面积部署,适用场景更加多样。然而,基于Wi-Fi的动作识别技术仍存在许多难点,例如跨场景能力不足、模型复杂以及动作特征提取不够充分等。为了应对这些挑战,通过对Wi-Fi环境下基于混合深度学习模型的人体动作识别进行研究,其主要研究内容如下:(1)为了探索拥有较高识别准确率且具备跨场景能力的方法,本文提出了一种混合深度学习模型,该模型利用了卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和Transformer中的编码器模块的组合,考虑了手势的空间位置特征和距离依赖性,提高了其对体坐标速度剖面(Body-coordinate Velocity Profile,BVP)序列中时空特征的建模能力。进一步的,通过将含有大量分类信息的低维深层次特征向量输入到Adaboost模块中进行集成学习,增强了分类器的识别能力。结果表明,本文提出的方法在域内和跨域情况下的平均准确率均超过了对比方法,表明了该方法的优越性和有效性。(2)为了更有效地利用Wi-Fi信道状态信息(Channel State Information,CSI)数据中的多模态信息,包括统计特征振幅、相位和物理特征多普勒频移(Doppler Frequency Shift,DFS),提高人体动作的识别准确率。本文设计实验并采集了6种常见的基本动作数据和4种健身动作数据,并设计了合适的算法对数据进行预处理,并从处理后的CSI中提取振幅、振幅差分、相位差和DFS数据。进一步地,考虑不同模态数据具有不同的特点,本文设计一种基于双特征的多模态融合分类网络,该网络对每种模态数据通过单独的分支网络进行特征提取,再将提取的特征进行加权融合。实验结果显示,本文提出的方法在两种场景、六种基本动作的不同识别任务中,准确率均达到了83%以上;对于家庭场景中健身动作的平均识别准确率达到了94.74%,平均计数准确率达到了95%。表明该方法能有效地提取Wi-Fi CSI中多种统计特征和物理特征的深层次信息,并具有优秀的识别和计数能力。

关键词： Wi-Fi 深度学习多模态特征手势识别动作识别

加强气候变化背景下植物病原真菌控制技术的创新和突破

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 473-475页

作者：姚彦坡朱永官褚海燕农业农村部环境保护科研监测所天津300191 中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国科学院南京土壤研究所南京210008

全球气候变化是现代农业生态系统目前面临的主要威胁之一。一方面,气候变化正在重塑植物与微生物的互作,诱导某些共生微生物转变为病原微生物,提升植物真菌病害发生的频率和程度;另一方面,气候变化降低植物的免疫力和抗病性,导致植物更... 详细信息

全球气候变化是现代农业生态系统目前面临的主要威胁之一。一方面,气候变化正在重塑植物与微生物的互作,诱导某些共生微生物转变为病原微生物,提升植物真菌病害发生的频率和程度;另一方面,气候变化降低植物的免疫力和抗病性,导致植物更严重的真菌病害。本文将重点讨论气候变化如何影响共生真菌与作物的互作,如何驱动植物真菌病害的发生和传播,以及采取何种调控措施从源头上预防病原真菌的危害。

关键词：气候变化主要作物条件致病菌生态调控

可更换波折钢板剪切耗能型柱脚节点的滞回性能分析

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第9期57卷 935-946页

作者：窦超杜彦珂杨潇北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044

针对传统钢框架在地震作用下底层柱脚容易产生塑性损伤的问题,为实现震后结构功能的快速恢复,提出一种可更换波折钢板剪切耗能型柱脚节点.采用经试验验证的有限元数值计算方法,建立新型柱脚节点的有限元模型.通过对此柱脚节点进行往复... 详细信息

针对传统钢框架在地震作用下底层柱脚容易产生塑性损伤的问题,为实现震后结构功能的快速恢复,提出一种可更换波折钢板剪切耗能型柱脚节点.采用经试验验证的有限元数值计算方法,建立新型柱脚节点的有限元模型.通过对此柱脚节点进行往复加载分析,研究了其滞回性能、应力发展及塑性损伤分布规律,考察了波折钢板宽高比bc/hc、高厚比hc/tc、波形比Ca/Cl及钢柱轴压比n等参数对节点滞回性能的影响规律,给出了关键参数的选取建议,并基于简化受力模型提出了节点承载力计算公式.研究发现:柱脚节点的滞回曲线较为饱满,表现出良好的耗能能力;在往复加载过程中,塑性变形集中在波折钢板上,其他部件均未发生屈服,震后只需更换受损伤的剪切耗能装置即可实现柱脚节点功能的快速恢复.参数分析表明:波折钢板宽高比bc/hc、高厚比hc/tc对柱脚节点承载力和滞回性能影响较大,在初步设计时建议采用0.5≤bc/hc<1.0、hc/tc≤90的波折钢板,同时需控制钢板提供的极限承载力不超过框架柱的边缘屈服承载力,以保证钢柱不发生屈服;钢柱轴压比的增大会加剧P-Δ效应的影响,使得节点承载力显著下降,因此要合理控制轴压比,建议轴压比取值n≤0.4;波折钢板波形比在合理取值下对节点的滞回性能影响不大,推荐取0.1≤Ca/Cl≤0.2.总之,波折钢板剪切耗能型柱脚节点具有承载力高、耗能能力强、损伤控制等特点,在合理设计下可达到减小结构损伤、实现震后可快速修复的目的.

关键词：功能可恢复柱脚节点波折钢板滞回性能设计方法

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融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法

计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2115-2129页

作者：李晗珂游晓明刘升上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 上海工程技术大学管理学院上海201620

针对蚁群算法求解大规模旅行商问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法。首先提出融合信息熵的聚类策略,利用熵确定最佳截断距离对数据集进行合理划分;通过求解每个子簇形成初始路... 详细信息

针对蚁群算法求解大规模旅行商问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法。首先提出融合信息熵的聚类策略,利用熵确定最佳截断距离对数据集进行合理划分;通过求解每个子簇形成初始路径,并为全局寻优提供导向信息素,从而提升收敛速度。其次提出增广变邻策略,将蚂蚁分为爬行蚁和滑翔蚁,滑翔蚁引入的增广变邻策略在迭代后更新节点和邻居信息素,而且通过邻居数量随最优解质量动态匹配,来强化邻居节点探索,以平衡收敛速度与解的质量。当算法陷入停滞时,利用路径相似性机制平滑非公共路径信息素,帮助算法跳出局部最优。通过对旅行商问题数据集进行实验仿真表明,所提算法有效平衡了收敛速度与解的精度,尤其对于大规模问题,显著提高了解的质量。

关键词：蚁群算法旅行商问题熵聚类增广变邻路径相似性

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论刑法立法犯罪化的向度与限度

江西社会科学 2024年

作者：张伟珂中国人民公安大学法学院

基于国家安全、社会稳定与刑法结构调整的需要，一定时期内立法的犯罪化仍然是刑法改革的基本方向。立法层面的犯罪化以维护国家政治安全与稳定为重要任务，预防性立法思维也将持续影响刑法修订。但是，立法犯罪化的现实合理性不能回避... 详细信息

基于国家安全、社会稳定与刑法结构调整的需要，一定时期内立法的犯罪化仍然是刑法改革的基本方向。立法层面的犯罪化以维护国家政治安全与稳定为重要任务，预防性立法思维也将持续影响刑法修订。但是，立法犯罪化的现实合理性不能回避犯罪化可能带来的法治风险，要时刻警惕犯罪化对法规范体系合理性、公信力以及正当性的侵蚀。为此，有必要在坚持宪法原则的基础上，将刑法立法的抽象原则细化为技术路线，即通过语言明确性实现罪刑法定原则，以责任补充性恪守刑法谦抑原则，以协商有效性实践立法民主原则。

关键词：犯罪化刑法修正案刑法立法

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膜法分离一/二价阳离子的研究进展

化工进展 2024年第3期43卷 1363-1373页

作者：赵国珂张杨刘轶群中石化(北京)化工研究院有限公司北京100013

各类工业过程如水质软化、食用盐纯化、盐湖卤水提锂、酸和重金属资源回收等对一/二价阳离子高效分离的需求日益增长,近年来,针对上述分离体系的膜材料的研究取得了诸多进展。本文详细总结了针对一/二价阳离子分离的选择性阳离子交换膜... 详细信息

各类工业过程如水质软化、食用盐纯化、盐湖卤水提锂、酸和重金属资源回收等对一/二价阳离子高效分离的需求日益增长,近年来,针对上述分离体系的膜材料的研究取得了诸多进展。本文详细总结了针对一/二价阳离子分离的选择性阳离子交换膜、纳滤膜、支撑液膜和离子印迹膜的研究进展,重点梳理了相关膜材料的离子选择性优化思路和机理,对比分析了上述膜过程的特点和适用场景。基于此,作者认为,离子筛分精细化是膜分离技术的重要发展方向。在分子尺度明晰分离层的形成和演化机理,对于提高界面聚合反应可控度,实现在亚纳米尺度膜结构的精细调控至关重要。通过在膜基体内可控构建目标离子的特异性识别位点和传质通道,有望实现高选择性离子筛分。此外,具有本征规则孔道结构的新型分离膜材料,如MOFs、COFs、二维层状结构膜等,在精细筛分方面具有良好的发展潜力。

关键词：阳离子交换膜纳滤膜液膜离子印迹膜一/二价阳离子分离

形状记忆交联聚乙烯的制备及其光热、磁响应性能

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高分子通报 2024年

作者：黄芸珂汪艳武汉工程大学材料科学与工程学院

低密度聚乙烯(LDPE)经过过氧化物交联改性后可形成三维网状结构，并表现出形状记忆性能。所得的热固性形状记忆聚合物(SMP)结构稳定，形状回复能力强，多次循环仍可保持较高的形状回复率(Rr)和固定率(Rf)。然而热响应SMP的应用环境单一... 详细信息

低密度聚乙烯(LDPE)经过过氧化物交联改性后可形成三维网状结构，并表现出形状记忆性能。所得的热固性形状记忆聚合物(SMP)结构稳定，形状回复能力强，多次循环仍可保持较高的形状回复率(Rr)和固定率(Rf)。然而热响应SMP的应用环境单一，需要直接接触加热才能触发形状记忆效应。因此，通过加入功能性的填料赋予其多种响应方式，从而应用于可远程控制的医疗器械、软机器人以及航空航天等领域。本工作以LDPE为基材，以Fe3O4为填料，选用2,5-二(叔丁基过氧)-2,5-二甲基-3-己炔(DTBP)为交联剂，三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)为助交联剂，制备了具有光热、磁响应的形状记忆LDPE/Fe3O4复合材料。通过探究DTBP含量对性能的影响，发现随着DTBP的增加，试样的凝胶含量、力学性能以及形状记忆性能都呈现上升趋势。当DTBP含量为2 wt%时，LDPE/Fe3O4的凝胶含量达到最大值83.09%，力学性能综合表现最优，拉伸强度达10.03MPa较未交联的试样提高了28%；且形状记忆性能优异，Rr接近100%,Rf达96.52%。同时，复合材料的光热转化能力较强，7 s内可升温至105.6℃，制成的花朵试样在18 s内回复到原始形状。

关键词：交联聚乙烯形状记忆聚合物光热响应磁响应 Fe3O4纳米粒子