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基于ROS2平台的室内移动机器人导航系统设计与研究

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基于ROS2平台的室内移动机器人导航系统设计与研究

作者：季怀明齐鲁工业大学

学位级别：硕士

自主导航是室内移动机器人的核心技术。在复杂的室内环境中,实现机器人的精确定位、地图构建和路径规划是实现自主导航的关键。然而,机器人在面临斜坡、狭窄通道和行人等复杂环境时,无法顺利导航通过。因此,本文以复杂室内环境下的移动... 详细信息

自主导航是室内移动机器人的核心技术。在复杂的室内环境中,实现机器人的精确定位、地图构建和路径规划是实现自主导航的关键。然而,机器人在面临斜坡、狭窄通道和行人等复杂环境时,无法顺利导航通过。因此,本文以复杂室内环境下的移动机器人自主导航为背景,提出了一种基于ROS2平台的导航框架来解决这些问题。首先,本文对移动机器人领域的SLAM算法和路径规划研究现状进行了分析。为提高机器人通信的实时性和安全性,本文引入ROS2机器人操作平台作为导航系统平台,使用Gazebo仿真软件和Rviz可视化软件进行导航算法性能仿真比较和验证。其次,针对在复杂室内环境中移动机器人面临的特征点混乱和定位困难问题,本文采用Fast＿LIO2算法构建点云地图,通过地面提取分割算法分离障碍物与地面,同时剔除特征少的点云以减少算力消耗,使用ICP算法进行点云帧间匹配,从而准确确定机器人在室内环境中的位姿。为解决Cartographer算法在机器人运动过程中建图漂移和畸变的问题,本文提出了基于多传感器融合的Cartographer算法。在路径规划方面,本文选择A*算法和TEB算法的组合作为路径规划算法。最后,使用基于ROS2平台的移动机器人对算法进行实际验证分析,在复杂室内环境下进行了自主导航实验,验证了自主导航系统框架的可行性。综上,本文系统介绍了在复杂室内环境中移动机器人的自主导航技术,提出了一种基于激光雷达和ROS2平台的导航框架来解决精确定位、地图构建和路径规划的问题。通过实验验证,证明了该框架的有效性和可行性,对于提高移动机器人在室内环境中的导航能力具有重要的研究和应用价值。

关键词：移动机器人自主导航机器人操作系统激光雷达路径规划

基于时空路径匹配的城市轨道交通新型清分算法

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中国铁路 2024年第3期 118-124页

作者：马怀清杨德明深圳市地铁集团有限公司广东深圳518035 深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司广东深圳518057

大多城市选择传统的“分配型”模型对轨道客流进行清分,即按照既定固化比例进行清分,未充分考虑乘客和列车的实际运行状态,导致清分结果存在一定偏差。为进一步研究解决传统清分算法导致的偏差问题,提出基于时空路径匹配的客流清分模型... 详细信息

大多城市选择传统的“分配型”模型对轨道客流进行清分,即按照既定固化比例进行清分,未充分考虑乘客和列车的实际运行状态,导致清分结果存在一定偏差。为进一步研究解决传统清分算法导致的偏差问题,提出基于时空路径匹配的客流清分模型,基于乘客刷卡数据和列车实际运行ATS数据,对乘客个体OD出行过程进行全方案搜索,同时融合手机信令等多元大数据,实现乘客-列车的精准匹配。通过路网建模、乘车方案搜索与匹配,得出的客流清分结果,经采集手机信令数据进行分析验证,证明基于时空路径匹配的清分算法适用于轨道交通客流清分要求,可为轨道交通运营组织、客流调度、应急指挥等提供决策支持。

关键词：轨道交通清分模型时空路径匹配客流清分

传统疗法联合中药熏洗治疗瘀血痹阻型膝骨关节病的临床效果

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名医 2024年第1期 27-29页

作者：焦权明北京市昌平区中西医结合医院

目的：观察传统疗法与中药熏洗联合方案应用于瘀血痹阻型膝骨关节病患者的临床效果。方法：筛选我院2021年1月至2023年1月收治的瘀血痹阻型膝骨关节病患者60例，经过随机数表法开展分组研究，包括观察组30例和对照组30例，给予对照组患... 详细信息

目的：观察传统疗法与中药熏洗联合方案应用于瘀血痹阻型膝骨关节病患者的临床效果。方法：筛选我院2021年1月至2023年1月收治的瘀血痹阻型膝骨关节病患者60例，经过随机数表法开展分组研究，包括观察组30例和对照组30例，给予对照组患者传统疗法（玻璃酸钠行关节腔注射）进行治疗，观察组则在传统疗法治疗基础上加用中药熏洗，详细对比两组治疗效果。结果：观察组患者症状改善较对照组更快，两组结果对比差异有统计学意义（P明显减轻，两组结果对比差异存在统计学意义（P明显提高，数据结果对比差异有统计学意义（P<0.05）；观察组患者最终关节功能恢复效果与对照组相比占据优势，两组数据差异显著（P<0.05）；观察组在生活活动能力、生活质量改善方面与对照组相比显著提高，组间数据对比差异有统计学意义（P<0.05）。结论：把传统膝骨关节病的注射治疗与中药熏洗联合起来，用于治疗瘀血痹阻型膝骨关节病患者，能够提升该病的临床疗效，患者膝关节疼痛、肿胀等症状能在较短时间内得到改善，同时患者膝关节功能及运动功能均有较好改善，最终患者的日常生活能力及质量也可得到改善。

关键词：传统疗法中药熏洗瘀血痹阻膝骨关节病

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信息化管理在水处理工艺中的应用探究

中国信息化 2024年第3期 64-65页

作者：焦承明乌鲁木齐水业投资发展集团有限公司

自来水是人类生活中至关重要的资源之一,对于保障公众健康和社会发展起着不可替代的作用。近年来,受工业化、城市化和环境污染等因素的影响,自来水供应面临着越来越多的挑战。为了提供高质量和安全可靠的自来水,我国各地自来水厂投入大... 详细信息

自来水是人类生活中至关重要的资源之一,对于保障公众健康和社会发展起着不可替代的作用。近年来,受工业化、城市化和环境污染等因素的影响,自来水供应面临着越来越多的挑战。为了提供高质量和安全可靠的自来水,我国各地自来水厂投入大量资源,致力于研究和改进水处理工艺。近年来,许多创新技术和方法已经应用于自来水处理领域,并取得了显著的成果。

关键词：自来水供应水处理工艺自来水处理自来水厂信息化管理公众健康环境污染应用探究

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基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 138-148页

作者：焦安铃陈光胜上海理工大学机械工程学院上海200093

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同... 详细信息

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。

关键词：五轴数控机床几何误差快速检测球杆仪

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改革开放以来体育消费观念嬗变的历史考察及意义阐释——基于体育产业制度变迁的政策文本分析

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体育与科学 2024年第2期45卷 35-44页

作者：焦素花马蕊焦现伟南京体育学院体育教育与人文学院江苏省体育科学研究所郑州大学体育学院(校本部) 河南师范大学体育学院

体育消费是体育产业发展的最终需求，体育消费促进不能脱离于调整优化体育产业结构，要聚焦于解决制约体育消费升级的深层问题。本文梳理了相关文献资料，聚焦于改革开放以来体育产业制度变迁中体育消费观念嬗变，审视体育参与社会的实... 详细信息

体育消费是体育产业发展的最终需求，体育消费促进不能脱离于调整优化体育产业结构，要聚焦于解决制约体育消费升级的深层问题。本文梳理了相关文献资料，聚焦于改革开放以来体育产业制度变迁中体育消费观念嬗变，审视体育参与社会的实践及意义建构。(1)萌芽期(1978—1991年):在产业政策出台与需求驱动保障下，我国体育消费市场出现，表现为以实物消费为主，居民消费延续民族角色的强化；(2)形成期(1992—2000年):市场经济推动体育产业的改革深化，居民体育消费欲望得以激发，居民个性化符号消费意义建构开启；(3)快速发展期(2001—2013年):奥运会筹办带动体育产业发展壮大，体育消费市场得以快速扩张，居民体育消费逐渐从理性走向感性；(4)提质探索期(2014年至今):伟大复兴助推体育产业全面崛起，体育消费市场提质增速，居民更加强调时尚消费与具身化体验的自我身份表达。新时代体育消费升级与体育产业高质量发展仍面临着一系列挑战，本文针对困境提出了策略。

关键词：体育产业体育消费观念嬗变制度变迁文化符号理论

能源转型的人力资本增进效应——基于农村电气化的研究

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数量经济技术经济研究 2024年第8期41卷 197-216页

作者：焦银亿山东大学经济研究院

本文以20世纪80年代实施的农村水电初级电气化项目为能源供给冲击,采用队列DID策略检验了传统能源向清洁电力转型对农村人力资本的长期影响。研究发现,学龄前儿童接触农村电气化项目能够增进其青少年时期的人力资本,使其受教育年限提高0... 详细信息

本文以20世纪80年代实施的农村水电初级电气化项目为能源供给冲击,采用队列DID策略检验了传统能源向清洁电力转型对农村人力资本的长期影响。研究发现,学龄前儿童接触农村电气化项目能够增进其青少年时期的人力资本,使其受教育年限提高0.17年,同时使初中入学率和高中入学率分别提高2.2%和3.4%。机制分析表明,农村电气化通过收入创造克服了“能源阶梯”难题,从而实现了可持续的能源清洁转型,同时也为改善地区和家庭内部的教育环境提供了可能。此外,该项目通过替代家庭传统能源,改善了个体健康状况。本研究揭示了清洁电力使用与人力资本增进之间的关系,为推动新时期的农村能源清洁转型,加快农业农村现代化提供了学术支撑。

关键词：农村电气化能源转型教育结果居民健康

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优化算法中均值信息利用研究

东北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 49-57页

作者：王方王鹏焦育威中国科学院成都计算机应用研究所四川成都610041 中国科学院大学北京100049 西南民族大学计算机科学与工程学院四川成都610225

研究了启发式优化算法中种群向均值点迁移的策略,并发现该策略对于提升算法性能具有重要影响,同时具备物理和数学含义.通过极大似然估计方法对基态波函数进行参数估计,建立了量子系统达到基态时最优解概率密度函数与种群均值点之间的联... 详细信息

研究了启发式优化算法中种群向均值点迁移的策略,并发现该策略对于提升算法性能具有重要影响,同时具备物理和数学含义.通过极大似然估计方法对基态波函数进行参数估计,建立了量子系统达到基态时最优解概率密度函数与种群均值点之间的联系,并从动力学的角度解释了种群均值点的物理意义.通过在几种经典优化算法上添加利用均值点位置信息的操作,在CEC2013测试集与摄像机布局优化的工程应用上进行对照实验,实验结果表明合理利用均值点位置信息可以有效提升算法的性能.

关键词：量子动力学优化问题均值信息动力学方程极大似然估计

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利用平面σ-芳香性增强电子输运能力

化学学报 2024年第5期82卷 520-526页

作者：王治业肖博怀武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室先进材料和纳米技术研究院材料学部武汉430081

芳香性是有机化学中的重要概念,传统芳香族化合物的芳香性通常源于π电子在环上下平面产生的高度离域,而σ-芳香性则主要源于分子内σ键和轨道重叠,两者均能影响分子的电子传输能力.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT+NEGF)方法... 详细信息

芳香性是有机化学中的重要概念,传统芳香族化合物的芳香性通常源于π电子在环上下平面产生的高度离域,而σ-芳香性则主要源于分子内σ键和轨道重叠,两者均能影响分子的电子传输能力.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT+NEGF)方法对苯、噻吩和呋喃及其衍生物进行了芳香性和电子输运性质的系统研究.计算结果表明,苯、噻吩和呋喃分子的电子输运性质受π-芳香性和σ-芳香性影响,其中σ-芳香性和电子传输正相关,而π-芳香性和电子传输能力成负相关.含有两个芳香环的联苯二巯基(DB)、联噻吩二巯基(DT)和联呋喃二巯基(DF)分子的电子传输能力受分子平面化影响较大,DF中呋喃环表现出比DT中噻吩环更大的NICS(1)zz值.芳香性化合物具有更好的共平面趋势,通过F原子修饰DT和DF分子产生分子内F…S和F…O非共价相互作用的设计策略可以极大增加分子平面性和刚性.同时,含有分子内F…S和F…O相互作用的虚拟五元环具有平面σ-芳香性特征,有效促进电子沿F…S和F…O路径进行传输,从而提高电子传输能力.本研究有助于进一步理解分子芳香性与电子传输能力之间的内在关系,为未来设计更高效的电子器件提供策略.

关键词：芳香性电子传输平面性分子内相互作用密度泛函理论结合非平衡格林函数