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面向搬运任务的双臂可重构机器人事件触发式协调控制方法研究

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面向搬运任务的双臂可重构机器人事件触发式协调控制方法研究

作者：范芮鸣长春工业大学

学位级别：硕士

随着我国工业自动化的不断升级,机器人已经成为我国制造业中不可或缺的“明珠”。与传统的单臂机器人相比,双臂机器人具有更强的拟人性,可以代替人类在各种极端环境中完成搬运物体、空间装配、灾后救援等任务。尽管目前双臂机器人系统... 详细信息

随着我国工业自动化的不断升级,机器人已经成为我国制造业中不可或缺的“明珠”。与传统的单臂机器人相比,双臂机器人具有更强的拟人性,可以代替人类在各种极端环境中完成搬运物体、空间装配、灾后救援等任务。尽管目前双臂机器人系统在工作时的稳定性和准确性已经有了进步,但传统双臂机器人系统存在无法根据任务需求改变自身构形这一缺点。因此,构形灵活多变的可重构机器人在实际工作中具有更高的应用价值。可重构机器人是一类具有标准模块与接口,可以在多种场景下根据不同任务需求重新配置自身构形的机器人,凭借其自身的独特优势也被广泛应用在工业现场以及无人直接参与的极端环境中。随着科学探索的不断前进,人们已经不再简单地满足于追求机器人在执行任务时的稳定性和准确性,对机器人的灵活性和能耗有了更高的要求。因此,在保证双臂可重构机器人系统执行任务的稳定性和准确性的前提下,如何更多地节省系统的计算负担,从而减少能源损耗是研究重点。为了解决上述问题,本文针对执行搬运任务的双臂可重构机器人系统,展开了事件触发式协调控制方法的研究,主要研究内容如下:(1)基于载荷分配的双臂可重构机器人系统动力学模型的建立针对搬运任务下的双臂机器人系统,分析其在工具约束下的运动学关系,利用机器人本体雅可比矩阵和抓取矩阵建立机器人关节空间到抓取工具空间的映射关系。基于牛顿-欧拉迭代算法建立双臂机器人系统和被抓取工具的动力学模型,并通过抓取矩阵对抓取工具进行受力分析,将作用在工具上的力分解为保持工具静止的内力和驱使工具运动的驱动力。根据载荷分配方法将驱动工具运动的力分配给各个臂,保持被抓取工具的受力平衡,进而得到面向搬运任务的双臂可重构机器人动力学模型,为后续控制器的设计奠定模型基础。(2)面向搬运任务的双臂可重构机器人无模型协调控制方法为实现双臂可重构机器人按照既定轨迹搬运这一目标,根据抓取空间到机器人关节空间的映射关系得到参考关节速度,设计关节轨迹跟踪误差和内力跟踪误差的误差函数,基于混合力/位置控制思想建立面向完备模型的双臂机器人系统协调控制结构。由于可重构机器人具有的构形多变的特点,利用径向基神经网络对模型的不确定项进行学习,进而得到基于近似模型的混合内力/位置协调控制器,并根据李雅普诺夫稳定性定理证明了在所设计的无模型协调控制器下系统是渐近稳定的。最后,搭建了二自由度双臂可重构机器人仿真平台,验证了所设计的控制方法的有效性。(3)受未知工具约束的双臂可重构机器人事件触发式协调控制方法面向极端环境下的双臂可重构机器人系统执行搬运任务,考虑搬运工具结构的不确定性,设计一种基于梯度模型的自适应算法来估计工具与双臂可重构机器人末端间的运动学关系,从而得到估计的抓取矩阵。为实现双臂可重构机器人搬运任务,设计融合位置和内力跟踪的滑模函数,利用神经网络观测器对模型的不确定性进行补偿。引入事件触发机制,基于李雅普诺夫稳定性定理求解机器人系统在极端环境下的非周期性更新条件,并通过证明排除了发生芝诺行为的可能性,保证了在所设计的事件触发条件下双臂可重构机器人系统的稳定性,从而得到了受未知工具约束的双臂可重构机器人事件触发式协调控制方法。最后,利用三自由度模块化机械臂实验平台实现了双臂协调搬运任务,并对实验结果进行分析,验证了本文所提出控制方法的通用性与有效性。

关键词：可重构机器人双臂协调控制无模型控制事件触发机制

基本养老保险对灵活就业人员幸福感的影响分析

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基本养老保险对灵活就业人员幸福感的影响分析

作者：魏熙芮山东财经大学

学位级别：硕士

中国经济发展迈入新阶段,不断满足人民日益增长的美好生活需要,使人民的幸福感更加充实、更有保障,是当前发展过程中的重要任务。就业是最大的民生工程、民心工程、根基工程,是人民幸福的重要保障。当前,灵活就业成为解决我国就业问题... 详细信息

中国经济发展迈入新阶段,不断满足人民日益增长的美好生活需要,使人民的幸福感更加充实、更有保障,是当前发展过程中的重要任务。就业是最大的民生工程、民心工程、根基工程,是人民幸福的重要保障。当前,灵活就业成为解决我国就业问题的重要途经,灵活就业人员规模逐渐扩大,已到达2亿之巨,提高灵活就业人员的物质和精神满足程度,增强该群体的幸福感极为重要。基本养老保险作为社会保障的一部分,能够降低对未来养老的不确定性,极大地增强了居民的安全感,从而影响个体的幸福感。但是,基本养老保险能否提高灵活就业人员的幸福感,还有待检验。准确评估基本养老保险对灵活就业人员幸福感的影响,能够提出针对性政策,满足灵活就业人员的需求,提高其幸福感。本文基于社会保障公平理论、福利经济理论和需求层次理论,进行基本养老保险如何增加居民幸福感的理论分析。使用中国社会状况综合调查(CSS)2019和2021年数据,采用OLS模型和Ordered Probit模型探讨基本养老保险对灵活就业人员幸福感的影响。首先,本文全面考察了基本养老保险对灵活就业人员幸福感的影响,包括生活满意度、工作满意度以及社会保障满意度三个维度。其次,基于基本养老保险参保种类的差异,分险种分析其对灵活就业人员幸福感的影响;基于个体的差异,本文还从年龄、性别和雇佣关系三个角度考察了基本养老保险影响灵活就业人员幸福感的异质性。最后,进一步揭示了基本养老保险影响灵活就业人员幸福感的机制和渠道。研究结果表明,与未参保的灵活就业人员相比,参与基本养老保险的灵活就业人员幸福感更高。区分不同基本养老保险类型的结果发现,相比城镇职工基本养老保险,城乡居民社会养老保险对幸福感的正向作用更明显。异质性分析表明,相对于自雇群体而言,受雇的灵活就业人员参与基本养老保险能够显著提升生活满意度和工作满意度;灵活就业人员中的老年群体,参与基本养老保险能够显著提升生活满意度、工作满意度和社会保障满意度,而对于青年和中年群体,影响不显著;男性参与基本养老保险能够显著提升生活满意度和工作满意度,而对于女性的灵活就业人员,参与基本养老保险能够显著提升社会保障满意度。最后,机制分析发现,基本养老保险通过社会地位认同,提高灵活就业人员的社会地位,从而提升居民的工作满意度、生活满意度和社会保障满意度,最终提高灵活就业人员的幸福感。根据以上实证结果,本文给出了相关对策建议:一要建立更灵活的参保机制,放开户籍限制,改变参保方式,方便灵活就业人员异地参保;二是提高转移接续能力,对异地续保条件进行改善;三是确定合理的缴费水平,设置更合理的缴费水平,使灵活就人员能够负担养老保险缴费;四是提高个人参保意识,鼓励灵活就业人员持续缴纳养老保险费用;五是加强对女性灵活就业人员的就业保障,帮助女性更好地实现其社会和家庭双重角色的平衡;六是提高基本养老保险的服务水平,确保优质的养老服务让灵活就业人员感受到社会地位的提升。

关键词：灵活就业人员基本养老保险幸福感社会地位认同

基于融合注意力机制LSTM网络的地下水位自适应鲁棒预测

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 54-64页

作者：佃松宜厉潇滢杨丹芮胜阳郭斌四川大学电气工程学院四川成都610065 成都兴蓉市政设施管理有限公司四川成都610065

地下水水位是旱天污水管网地下水入渗量的重要影响因素,快速精准地预测地下水水位能有效提升旱天污水管网地下水入渗量估算准确度,辅助优化管网病害治理与维护策略。针对目前城市复杂水文预测存在的准确度低、灵敏度低、泛化能力弱等问... 详细信息

地下水水位是旱天污水管网地下水入渗量的重要影响因素,快速精准地预测地下水水位能有效提升旱天污水管网地下水入渗量估算准确度,辅助优化管网病害治理与维护策略。针对目前城市复杂水文预测存在的准确度低、灵敏度低、泛化能力弱等问题,本文提出了一种新的鲁棒自适应水位预测算法。首先,对水文数据进行预处理,解决了数据时间跨度大、噪声多、缺失及异常、非平稳等问题。其次,针对不同输入特征对预测指标的影响,在模型训练阶段提出一种新的空间变量注意机制,可快速识别与水位关联的关键变量,并对输入特征赋予不同的影响权重。然后,针对不同序列长度对预测效果的影响,还设计了自适应时间注意力机制,帮助网络自适应地找出与不同时间序列长度预测指标相关的编码器隐藏状态,以更好地捕捉时间上的依赖关系。在此基础上,以上下文向量作为输入,提出一种融合注意力机制的长短时记忆网络水文预测算法。最后,通过意大利Petrignano水文数据验证了所提算法的有效性,并与GRU、Elman、LSTM、VA–LSTM和S–LSTM等方法进行预测性能比较。结果表明,基于融合注意力机制的LSTM网络在面临大规模、噪点多的复杂数据时有优于其它几种算法的预测效果,表明该算法具有强自适应性和鲁棒性。本文研究结果可以为市政排水策略合理调整、及时控制提供参考。

关键词：地下水位预测时间与空间注意力机制 LSTM网络自适应预测鲁棒预测

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初中生语言焦虑对英语课堂参与度的影响研究

初中生语言焦虑对英语课堂参与度的影响研究

作者：尚芮玉洛阳师范学院

学位级别：硕士

新媒体时代下,教育资源更加丰富,教学条件也日益完善,学生们在享受新媒体时代带来的优势的同时,也面临着新的挑战。课程教学目标从注重学生的学习成绩,转向重视学习过程以及学生综合素养的培养。这种转变使得学生在语言学习过程中面临... 详细信息

新媒体时代下,教育资源更加丰富,教学条件也日益完善,学生们在享受新媒体时代带来的优势的同时,也面临着新的挑战。课程教学目标从注重学生的学习成绩,转向重视学习过程以及学生综合素养的培养。这种转变使得学生在语言学习过程中面临不同的挑战和压力,从而引发了语言焦虑,进而影响着学生英语课堂的参与度。因此,研究学生语言焦虑对英语课堂参与度的影响是有必要的。本研究通过向九年级两个班级共90名学生发放问卷,调查了初中生英语语言焦虑的总体情况。并从中抽出高、中、低程度焦虑的学生各两名,作为个案研究的具体对象。对6名学生进行访谈和课堂观察,旨在解决以下问题:(1)在当前初中英语课堂中,学生语言焦虑水平如何?(2)在当前初中英语课堂中,学生课堂参与情况如何?(3)当前初中生英语语言焦虑对其课堂参与度影响是什么?根据问卷和对6名对象的访谈与课堂观察,发现:(1)在当前初中英语课堂中,大多数初中生语言焦虑都位于中等水平,高、低等焦虑水平学生数量较少。其中,高、中、低等水平焦虑的初中生分别占比18.9%、63.3%和17.8%。初中生在英语课堂中的语言焦虑在考试焦虑、负面评价焦虑、综合焦虑和交流焦虑这几个方面表现没有太大差距,说明初中生在各方面的焦虑水平基本持平。(2)在当前初中英语课堂中,初中生对非言语活动参与度略高,言语活动参与度略低。其在英语课堂上对非言语活动和言语活动的参与分别占比50.33%和49.66%。且在言语活动中,初中生对主动言语活动的参与积极性要高于被动言语活动的参与积极性。(3)皮尔森相关性分析结果显示,初中生语言焦虑程度和其英语课堂参与度呈显著负相关关系。初中生语言焦虑中,交流焦虑、负面评价焦虑、考试焦虑和综合焦虑与言语活动参与(包括主动言语活动参与和被动言语活动参与)呈显著负相关,与非言语活动参与呈负相关,但相关性不显著。这意味着学生的语言焦虑水平越高,其在英语课堂的参与度就越低,尤其是言语活动参与。反之亦然。根据研究结果,分别从降低学生考试焦虑、负面评价焦虑,综合焦虑和交流焦虑四个方面提出了相关教学建议,以期帮助学生调整语言焦虑,提高初中生英语学习效果。

关键词：语言焦虑课堂参与度初中英语

20 K及以下多级斯特林型脉管制冷机研究进展

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低温与超导 2024年第5期52卷 1-11页

作者：张淑芮朱绍伟同济大学机械与能源工程学院制冷及低温工程研究所上海201804

脉管制冷机的调相结构至关重要,其目的在于将质量流与压力波的同相位置调整至约回热器的中间位置,从而有效降低回热器损失提升制冷机效率。本文归纳了多种调相机构在多级脉管制冷机中的具体应用,总结了过去十五年间在20 K及以下温度区... 详细信息

脉管制冷机的调相结构至关重要,其目的在于将质量流与压力波的同相位置调整至约回热器的中间位置,从而有效降低回热器损失提升制冷机效率。本文归纳了多种调相机构在多级脉管制冷机中的具体应用,总结了过去十五年间在20 K及以下温度区间的斯特林型脉管制冷机的研究动态和进展。此外,本文也提出了多级斯特林型脉管制冷机在未来应用领域的发展前景以及潜在的技术发展方向。

关键词：斯特林型脉管制冷机研究进展调相结构

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智慧化实践教学在高校思政课中的应用探索

思想理论教育导刊 2024年第4期 126-133页

作者：李璎珞郝芮琳北京理工大学马克思主义学院西南财经大学经济学院

以现代信息技术赋能思政教育、推动思政课守正创新已是大势所趋。实践教学是高校思政课教材体系最终转化为学生价值体系的重要环节,其智慧化转型探索空间广阔、意义重大。针对实践教学在实地开展和智慧化转型中面临的现实困境与挑战,需... 详细信息

以现代信息技术赋能思政教育、推动思政课守正创新已是大势所趋。实践教学是高校思政课教材体系最终转化为学生价值体系的重要环节,其智慧化转型探索空间广阔、意义重大。针对实践教学在实地开展和智慧化转型中面临的现实困境与挑战,需要在“大思政课”视域下锚定实践教学的创新方向,通过教育数字化增强其新意和实效。创新发展高校思政课智慧化实践教学,要坚持以理论联系实际为主线、以问题导向和系统观念为方法、以技术赋能为动力、以教学实效为检验标尺,在把握教学创新一般规律的基础上,通过更新教学理念、丰富教学内容、拓展教学场景、革新教学方法、共享资源平台的全链条思路,实现高校思政课实践教学环节提质增效的目标。

关键词：思政课大思政课实践教学智慧化教学

生物钟调控的线粒体动力学在非酒精性脂肪性肝病中的作用

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临床肝胆病杂志 2024年第8期40卷 1670-1676页

作者：张策苗嘉芮樊旭辽宁中医药大学针灸推拿学院沈阳110000 辽宁中医药大学中西医结合学院沈阳110000

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种与代谢异常密切相关的疾病,是目前最常见的慢性肝病之一。线粒体是高度动态的细胞器,参与肝脏中的多种代谢和生物能量通路,通过线粒体动力学对环境变化做出高度动态反应。生物钟能够调控线粒体动力学,... 详细信息

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种与代谢异常密切相关的疾病,是目前最常见的慢性肝病之一。线粒体是高度动态的细胞器,参与肝脏中的多种代谢和生物能量通路,通过线粒体动力学对环境变化做出高度动态反应。生物钟能够调控线粒体动力学,使其表现出节律性变化。当昼夜节律紊乱时,线粒体动力学失去节律性,使得线粒体不能对不同环境中不断变化的能量需求做出反应,导致NAFLD的发生发展。本文总结了生物钟调控的线粒体动力学在NAFLD病因学中的重要作用。

关键词：非酒精性脂肪性肝病生物钟线粒体动力学

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高灵敏度游标增敏型光纤法珀应变传感器

光学学报 2024年

作者：芮菲葛益娴苏蕊倪海彬南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京信息工程大学电子与信息工程学院

提出并制备了一种游标增敏型光纤法珀应变传感器，实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤（SMF）-空芯光纤（HCF）-单模光纤（SMF）结构的法布里-珀罗干涉仪（FPI）并联组成，分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变，选择不... 详细信息

提出并制备了一种游标增敏型光纤法珀应变传感器，实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤（SMF）-空芯光纤（HCF）-单模光纤（SMF）结构的法布里-珀罗干涉仪（FPI）并联组成，分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变，选择不同的参考腔，利用游标效应解调，追踪并联后反射谱包络的漂移，可实现不同的放大倍数。实验结果表明：在0～900με的应变范围内，单个传感腔的应变灵敏度为1.31 pm/με，并联之后传感器的应变灵敏度分别达到-11.5 pm/με和-12.76 pm/με，放大了8.7倍和9.74倍，传感器的应变灵敏度显著提升，同时，传感器具备制作简单、高灵敏度、易操作和低成本等特点，具有广阔的应用前景。

关键词：光纤光学光纤传感法布里-珀罗干涉并联游标增敏应变

基于脉冲受激布里渊散射光谱的非接触式粘弹性测量

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物理学报 2024年

作者：李佳芮乐陶然尉昊赟李岩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

细胞和组织的力学特性在决定生物功能中起着至关重要的作用，布里渊光谱技术作为一种粘弹性显微成像方法，可以无标记、非接触地以高空间分辨率表征样品的力学特征变化。为了更加灵敏地识别生物系统的微小力学性质差异，在提高布里渊散... 详细信息

细胞和组织的力学特性在决定生物功能中起着至关重要的作用，布里渊光谱技术作为一种粘弹性显微成像方法，可以无标记、非接触地以高空间分辨率表征样品的力学特征变化。为了更加灵敏地识别生物系统的微小力学性质差异，在提高布里渊散射效率的同时，结合多种粘弹性对比机制进行测量是需要关注的问题。本文报道了基于脉冲受激布里渊散射的光谱测量方法，采用脉冲光激发、连续光时域探测的方式，通过一次时域测量即可得到完整光谱并根据光谱信息反演样品的多种粘弹性参数。得益于受激散射和时域探测，实验中以毫秒级的光谱积分时间即可得到信噪比为26 dB的光谱，弹性纵模的存储模量和损耗模量的平均测量精度分别达0.1%和1%。基于此方法，测量并对比了常见液体及聚合物材料的布里渊光谱，并研究了不同固化阶段的PDMS弹性变化，与琼脂糖凝胶进行了对比。最后，基于多种粘弹性对比机制对六种食用油进行了鉴别，不仅为物质鉴别提供了新的思路，也拓展了布里渊光谱的测量能力，提高了粘弹性测量的灵敏性。

关键词：布里渊散射粘弹性生物力学