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基于数据驱动的人机协同运动规划算法研究

基于数据驱动的人机协同运动规划算法研究

作者：张广泽齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着机器人技术的发展,机器人独立作业正逐渐被“以人为中心”的新型人机协作模式所替代。医疗病理样本的自动化检测要求高度精确的操作,同时还包含了复杂的任务协调需求,是人机协作的典型应用场景。这要求机器人能够预测人类的行为意图... 详细信息

随着机器人技术的发展,机器人独立作业正逐渐被“以人为中心”的新型人机协作模式所替代。医疗病理样本的自动化检测要求高度精确的操作,同时还包含了复杂的任务协调需求,是人机协作的典型应用场景。这要求机器人能够预测人类的行为意图,并在共享协作空间中快速响应人类意图并做出相应决策并避免碰撞,从而保证了协作过程中的安全性,也是实现高效人机协作的关键。本文基于生物医学病理作业检验这一非标准化场景,开展人机协作下的运动规划算法研究。主要研究内容包括:首先,创建了一个病理检验协作数据集(Pathological Experiment Collaborative Dataset,PEC Dataset),将感知避障技术整合到病理实验中,并发挥其高效能力,该数据集可以为机器人的感知和协作能力训练提供数据支撑。结合真实检验场景,数据集涵盖三个标准的病理协作实验,进行了总共180次实验操作,并收集了RGB图像和深度图像作为数据集的基础。相应地,创建了2D和3D标签文件来记录人类的行动意图和运动轨迹。为验证所提出数据集的适应性,使用了两种常规的行为和运动预测方法进行了基线测试。基于这两种基线方法,在各自实验中评估了数据集,并在连续行动预测实验中获得了超过80%的运动意图识别准确率。通过在PEC数据集上进行训练,机器人可以有效地获取病理实验环境中的人类运动意图,促进改善协作能力。其次,提出了一种适用于病理检验作业的机器人运动规划算法,解决人机协作任务中机械臂与人类手臂间的碰撞问题。通过构建状态空间、动作空间和奖励函数等模型,将机械臂的运动规划问题建模为马尔科夫决策过程,通过强化学习的思想构建运动轨迹生成器。基于手臂识别模型提取人类手臂位置信息生成实时手臂模型,作为协作工作区域中的障碍物。基于强化学习算法,机械臂通过奖励函数调整其动作实时针对手臂障碍物做出正确决策。同时,通过添加OU噪声修改运动规划器的输出动作策略,增强机械臂对整体空间的探索能力。实验结果表明,这种方法可以在复杂的协作场景中准确规划机械臂的运动轨迹,实现对人类手臂的避让行为。最后,提出了一种基于人类行为意图感知的机器人轨迹规划器(Behavior Perception and Trajectory Planner,BPT-Planner)。该规划器利用连续的图像数据作为输入,采用CNN-RNN网络预测人类主体的行为意图。基于人类行为意图感知信息,结合人机动作配对,规划器为机器人生成运动空间。随后应用近端策略优化(PPO)算法,规划器动态优化机器人的行动策略,生成最佳的运动轨迹。为了验证BPT-Planner的性能,在病理实验场景中进行了离线训练和实时在线验证。此外,还使用来自其他场景的数据集进行了比较实验,以进一步验证规划器的有效性。针对上述三项内容在病理检验场景下的特殊人机协作实验,设计了以标准病理实验任务为主的综合实时实验。在这个实验中首先搭建了病理检验实验平台,优化了实验工序以及实验人员与机器人各自的任务安排。然后针对此任务开展人机协作实验,并实验人员是否阻碍机器人运动的情况分两部分进行。最后通过实验结果验证BPT-Planner在病理作业场景下的性能,以及在各种应用环境中的适用性和有效性。

关键词：人机协作病理检验协同作业数据驱动人体行为预测运动规划

关中平原城市群生态系统服务时空特征及生态功能区划分

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干旱区地理 2024年第9期47卷 1587-1595页

作者：张鑫张丹张广森宋玫同济大学建筑与城市规划学院上海200092 西安建筑科技大学建筑学院陕西西安710054 青岛市政工程公司山东青岛266555 青岛热电燃气公司山东青岛266555

量化区域生态系统服务的时空分布格局,分析权衡/协同关系,识别生态系统服务簇,结合各服务簇内的功能特征,划定生态功能分区,有利于加强区域生态系统管理。以关中平原城市群为例,对2000—2020年的5种生态系统服务进行计算,运用K-means聚... 详细信息

量化区域生态系统服务的时空分布格局,分析权衡/协同关系,识别生态系统服务簇,结合各服务簇内的功能特征,划定生态功能分区,有利于加强区域生态系统管理。以关中平原城市群为例,对2000—2020年的5种生态系统服务进行计算,运用K-means聚类分析对服务簇进行识别,确定主导服务功能并实现生态功能分区的划分。结果表明:(1)粮食生产量和土壤保持量呈现先增加后减少的趋势;产水量呈现先迅速增加后缓慢增加的趋势;生境质量和碳固持量均呈现较轻幅度的减少趋势。粮食生产量高值区主要集中在研究区中部和东北部;土壤保持量的高值区主要集中在南部和西部;生境质量和碳固持量的高值区主要集中在南部。(2)粮食生产量与其他服务均呈现权衡关系,土壤保持量与生境质量、土壤保持量与碳固持量、生境质量与碳固持量之间均呈现协同关系,不同服务间相关关系的强弱会随着时间的变化而变化。(3)生态功能分区识别为粮食主产区、生态保育区、重要城市区和生态均衡区。研究结果对于维持生态系统的平衡和经济的可持续发展至关重要,对于促进关中平原城市群不同生态功能分区的生态系统管理具有指导意义。

关键词：生态系统服务簇权衡协同 K-means聚类关中平原城市群

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载辅酶Q10纳米粒子的构建及其性质表征

食品与发酵工业 2024年

作者：喻怡静马丽上海市质量监督检验技术研究院南昌大学食品学院食品科学与资源挖掘全国重点实验室

辅酶Q10是一种强大的抗氧化剂，可以辅助降血脂、提高免疫力等，但是较差的水溶性和生物利用度、化学不稳定性等使其应用受到了极大的限制。该研究通过热驱动结合高压均质技术制备载辅酶Q10的酪蛋白酸钠/海藻酸钠纳米粒子，并对其粒径... 详细信息

辅酶Q10是一种强大的抗氧化剂，可以辅助降血脂、提高免疫力等，但是较差的水溶性和生物利用度、化学不稳定性等使其应用受到了极大的限制。该研究通过热驱动结合高压均质技术制备载辅酶Q10的酪蛋白酸钠/海藻酸钠纳米粒子，并对其粒径、多分散性指数、电位、微观结构和包封率等理化性质，环境（pH和热）稳定性以及模拟体外消化特性进行表征和分析。结果表明，载辅酶Q10酪蛋白酸钠和海藻酸钠纳米粒子的粒径、多分散性指数和电位绝对值随海藻酸钠添加比例的增加而增大。除纯海藻酸钠组之外，其余样品均呈规则球形。随着海藻酸钠添加比例的增加，辅酶Q10包封率呈先增大后减小的趋势。其中，当酪蛋白酸钠和海藻酸钠质量比为2:1时，纳米粒子对辅酶Q10的包封率最高，为（91.8±0.79）%，且具有良好的pH和热稳定性。模拟体外消化结果显示，与辅酶Q10纯原料相比，纳米粒子包封显著提高了辅酶Q10的生物可接受率，高至（9.66±1.57）%。综上，热驱动结合高压均质技术是制备高稳定和高生物可接受率载辅酶Q10纳米粒子的有效手段，为新型辅酶Q10膳食补充粉剂的开发提供理论依据和技术支撑。

关键词：辅酶Q10 酪蛋白酸钠海藻酸钠纳米粒子稳定性生物可接受率

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电商平台与竞争性商家数据赋能策略研究

中国管理科学 2024年第6期32卷 46-56页

作者：胡强谢家平张广思上海财经大学商学院上海200433 上海财经大学浙江学院浙江金华321013 新疆财经大学工商管理学院新疆乌鲁木齐830012

随着数字经济的发展,平台型企业凭借大数据技术优势向入驻商家实施数据赋能策略,帮助平台与商家实现价值共创。本文考虑具有竞争关系的两个商家入驻同一电商平台,平台向商家有偿提供数据赋能服务,运用Hotelling模型刻画市场需求,构建电... 详细信息

随着数字经济的发展,平台型企业凭借大数据技术优势向入驻商家实施数据赋能策略,帮助平台与商家实现价值共创。本文考虑具有竞争关系的两个商家入驻同一电商平台,平台向商家有偿提供数据赋能服务,运用Hotelling模型刻画市场需求,构建电商平台与竞争性商家间的博弈模型,讨论电商平台数据赋能策略的实施方案,分析两个商家对数据赋能服务选择的博弈均衡,最后通过数值算例对结论进行验证。研究表明:电商平台数据赋能服务的收费标准影响竞争性商家是否接受数据赋能的博弈均衡,电商平台应根据不同条件决策是否实施数据赋能策略,在不同实施条件下制定相应的最佳收费标准及最优投资力度。本文为平台型企业大数据实施策略和入驻商家的运营决策提供理论参考。

关键词：电商平台数据赋能竞争性商家 Hotelling模型

伎艺表演的离合与中国古代戏曲脚色格局的变异

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戏剧艺术 2024年第3期 26-34页

作者：范德怡集美大学海洋文化与法律学院

伎艺表演在中国有悠久的历史。在演艺综合化的大趋势中,各类伎艺表演都被纳入中国古典戏曲表演的范畴,于宋元之际产生了全本戏。全本戏根据角色在剧中的主次地位为其派定脚色类型,形成了由主要脚色、次要脚色和过场脚色所构成的三层脚... 详细信息

伎艺表演在中国有悠久的历史。在演艺综合化的大趋势中,各类伎艺表演都被纳入中国古典戏曲表演的范畴,于宋元之际产生了全本戏。全本戏根据角色在剧中的主次地位为其派定脚色类型,形成了由主要脚色、次要脚色和过场脚色所构成的三层脚色体系。明清之际,演艺综合化的趋势出现了异变,伎艺表演在戏曲表演中的独立性有所增强。这些不一定以塑造角色为核心、也不完全为剧情服务的伎艺表演,成为那一阶段中国古典戏曲表演的主体内容之一。伎艺表演的分离,使得全本戏逐渐解体,折子戏逐渐兴盛。随着折子戏的兴盛,各脚色的地位又发生了进一步的改变,部分脚色赢得了新的优势地位,重新构建了清代以后中国戏曲脚色的新格局。

关键词：伎艺表演离合戏曲脚色格局

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新型艾里矢量光束的调控与性质研究

新型艾里矢量光束的调控与性质研究

作者：张广博曲阜师范大学

学位级别：硕士

激光技术促进了科技的发展以及人类社会的进步,对现代人类文明的发展起到了重要的促进作用。随着激光技术的快速发展,相继出现了多种在远距离传输后中心光斑保持不变的无衍射光束,包括贝塞尔光束、高阶贝塞尔光束、马修光束、高阶马修... 详细信息

激光技术促进了科技的发展以及人类社会的进步,对现代人类文明的发展起到了重要的促进作用。随着激光技术的快速发展,相继出现了多种在远距离传输后中心光斑保持不变的无衍射光束,包括贝塞尔光束、高阶贝塞尔光束、马修光束、高阶马修光束、余弦光束、韦伯光束以及艾里光束等。无衍射光束在激光打孔、激光精密准直、光学精密控制、光学微操控、光通信、等离子体导向、光子弹产生、光通信、自聚焦光束的合成以及非线性光学等领域中有着广泛的应用。艾里光束是最新提出的无衍射光束之一,其不仅具有无衍射特性,还具有横向自加速和自修复的特性。无衍射特性是指艾里光束在传播过程中主光强轮廓不发生改变;横向自加速特性是指艾里光束在传播过程中轨迹呈现抛物线型,在垂直传输方向存在加速效应;自修复特性指初始畸变的艾里光束在传输过程中通过内部能量流动实现自修复,恢复正常的艾里光强轮廓。基于上述特殊性质,艾里光束在众多领域具有广阔的应用前景。近年来,波面上具有空间非均匀偏振分布的矢量光束受到越来越多的关注,其独特的偏振态分布导致了很多新颖效应,可以被广泛的应用于量子信息、单分子成像、粒子加速、非线性光学、光学微加工、光学微操作和光镊等领域。最近,研究者将无衍射艾里光束引入到矢量光束的研究中,该研究已经引起了广泛的关注,但是其蕴藏的巨大潜力尚未被充分挖掘。本文在理论上设计并在实验上生成了新型艾里矢量光束,进一步探究了其在传播过程中的新颖性质和角动量的演化,主要工作内容包括:1.以偏振态为纽带将经典的高斯光束与著名的艾里光束联系在一起,理论上提出了艾里-高斯矢量光束,进一步丰富了矢量光束的结构和种类,并为结构光束的调控提出了新方案。本章在理论设计的基础上使用空间光调制器和4f光学系统进行实验光路搭建,最后在实验上成功生成了艾里-高斯矢量光束。2.利用光束传播法研究了艾里-高斯矢量光束的传播情况,并进一步发现该光束在传播过程中可以发生两次自聚焦。在此基础上,使用艾里-高斯矢量光束可以在实验上得到具有优良性质的光学锁链。该光学锁链具有可以灵活调控的光学亮斑,在捕获和输运微小粒子上具有更大优势。例如在捕获与输运细胞时,该光学锁链可以提高捕获效率,降低光强对细胞的热损伤;在捕获里德堡原子时,可以扫除杂质粒子。另外,我们可以通过灵活的光学亮斑进一步调控光学锁链的偏振态与角动量分布。3.理论上提出了新型二元矢量环形艾里光束。利用光束传播法探究了二元矢量环形艾里光束的传播性质,发现该矢量光束在传播过程中可以发生自聚焦,并且可以得到稳定的光学牢笼。进一步研究了二元矢量环形艾里光束传播过程中的角动量演变情况,发现在光束自聚焦的焦点处发生了自旋角动量的湮灭;同时在光学牢笼的两端发现了轨道角动量向自旋角动量的转化。另外,通过调控二元矢量环形艾里光束的偏振态和相位分布,可以控制光束传播过程中的自旋角动量变化,为光束传播过程中自旋角动量的调控提供了新的方法。

关键词：艾里光束矢量光束自聚焦光学锁链自旋角动量

农民农村共同富裕水平测度、区域差异及空间收敛性研究

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农村经济 2024年第3期 1-15页

作者：张广辉邓因辽宁大学经济学院辽宁沈阳110036

从发展性、分配性、保障性及可持续性四个维度构建农民农村共同富裕水平评价指标体系,利用纵横向拉开档次法、Dagum基尼系数、Kernel密度估计及空间收敛模型分析2010-2021年间农民农村共同富裕水平的区域差异、动态演进及空间收敛特征... 详细信息

从发展性、分配性、保障性及可持续性四个维度构建农民农村共同富裕水平评价指标体系,利用纵横向拉开档次法、Dagum基尼系数、Kernel密度估计及空间收敛模型分析2010-2021年间农民农村共同富裕水平的区域差异、动态演进及空间收敛特征。研究结果表明期间内全国农民农村共同富裕水平呈现出多个特征。一是我国农民农村共同富裕整体水平偏低,但呈波动上升趋势,三大区域农民农村共同富裕水平呈现“东部>中部>西部”的梯度分布格局。二是区域间差异始终是导致农民农村共同富裕水平总体差异的首要原因,西部内部差异明显高于东部及中部地区,且东—西部的区域间差异最大。三是全国及三大区域农民农村共同富裕水平存在不同的空间极化特征和分布延展性,东部地区存在一定程度的两级分化现象。四是除中部地区具有发散特征外,全国及东、西部地区都呈明显的σ收敛趋势。全国及三大区域均存在绝对和条件β收敛,在条件β收敛下,全国及中部地区存在正向空间溢出效应,而东部及西部地区则相反,区域内存在虹吸效应。此外,不同区域的经济发展、财政支农、贸易开放度等对农民农村共同富裕的影响具有显著异质性。由此,必须深入推动农村产业融合发展,积极探索区域协调发展模式,精准施策促进农民农村共同富裕。

关键词：农民农村共同富裕纵横向拉开档次法区域差异空间收敛性

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国外知名高校图书馆的特藏资源建设标准研究

图书与情报 2024年第2期 118-125页

作者：石乐怡武汉大学信息管理学院湖北武汉430072

特藏资源建设是提升高校图书馆的馆藏影响力和服务竞争力的关键举措,需要通过科学合理的标准为高校图书馆的特藏资源建设做出明确要求。文章从QS 2024年世界大学“学术声誉”排名前100的高校里筛选了10所高校图书馆作为调研对象,系统梳... 详细信息

特藏资源建设是提升高校图书馆的馆藏影响力和服务竞争力的关键举措,需要通过科学合理的标准为高校图书馆的特藏资源建设做出明确要求。文章从QS 2024年世界大学“学术声誉”排名前100的高校里筛选了10所高校图书馆作为调研对象,系统梳理和分析了其特藏资源建设标准的内容,从资源来源、资源类型、资源内容、建设成本、建设成效五大维度总结了标准内容及其特征。借鉴国外知名高校图书馆的经验,提出了我国高校图书馆推动特藏资源建设的启示:多层次拔高特藏资源建设的战略定位,个性化完善特藏资源发展政策保障,大力度争取多元主体的支持,全环节提升建设特藏资源的能力。

关键词：高校图书馆特藏资源特藏资源建设标准特藏资源发展政策

面向空地协同的旋翼无人机动平台自主降落最优轨迹生成

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机器人 2024年第3期46卷 266-274,283页

作者：郑勇杰张广玉杨丽英黄朝雄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

旋翼无人机在移动平台上快速自主降落能够提升空地机器人的任务适应性和作业灵活性,对提高任务响应速度和增强救援能力具有重要意义。为了使旋翼无人机在最短时间内安全降落到移动平台,本文提出了一种最优升力分解轨迹生成方法,旨在在... 详细信息

旋翼无人机在移动平台上快速自主降落能够提升空地机器人的任务适应性和作业灵活性,对提高任务响应速度和增强救援能力具有重要意义。为了使旋翼无人机在最短时间内安全降落到移动平台,本文提出了一种最优升力分解轨迹生成方法,旨在在升力有限的情况下,最大化旋翼无人机的飞行性能。该方法首先对旋翼无人机的有限升力进行分解,获得最优的3轴升力分配,然后将非线性加速度约束转化为动态线性约束,最后根据最优控制理论求解出最优飞行时间轨迹。仿真结果表明了本文提出的算法能够保证轨迹生成的准确性和稳定性,并且该算法的计算效率高,能够满足系统实际应用中的实时性要求。

关键词：旋翼无人机空地协同轨迹生成升力分解动平台降落