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仿生柔性折叠关节驱动器设计及动态特性研究

仿生柔性折叠关节驱动器设计及动态特性研究

作者：苏礼荣杭州电子科技大学

学位级别：硕士

目前,国内外已有的软体机器人普遍存在工作范围小、输出力不足、制造流程繁琐等缺点,且软体机器人在设计时普遍采用较为规则的形状,对于不规则形状软体机器人的设计及其动态特性的研究相对较少。本文将蜘蛛关节的运动方式和驱动原理作... 详细信息

目前,国内外已有的软体机器人普遍存在工作范围小、输出力不足、制造流程繁琐等缺点,且软体机器人在设计时普遍采用较为规则的形状,对于不规则形状软体机器人的设计及其动态特性的研究相对较少。本文将蜘蛛关节的运动方式和驱动原理作为灵感来源,结合多种柔性驱动器的优点,设计并制造了一种新型的柔性折叠关节驱动器,探索了其动态特性,验证了所设计的驱动器具备驱动气压小及输出力矩大的优势。本文的主要工作包括:（1）设计了一种模仿蜘蛛关节的柔性折叠关节驱动器,采用正交实验法与有限元仿真相结合的方式完成了驱动器不同尺寸对驱动器性能的影响实验,得到了驱动器最优尺寸。并详细介绍了驱动器的材料选取和制造方法。（2）结合弹性力学中应力应变状态理论等相关知识,将驱动器的驱动面及间隙侧壁进行数学建模,得到了驱动器关于气压-转角之间的方程;进一步将数学模型与仿真结果进行对比,验证了所建立的数学模型的准确性。（3）完成了驱动器的气压-转角实验,驱动器在5k Pa下达到最大转动角度44°,并完成了驱动器气压-转角-力矩实验,所得的实验结果与数学模型及仿真有着高度重合性,拟合优度在0.99以上。在此基础上,将所设计的驱动器与国内外现有的柔性驱动器进行对比,所设计的驱动器转角密度为8800°/MPa,力密度为0.01652 N/（mm·MPa）,远远大于国内外其他驱动器的转角密度及力密度,表明了所设计的驱动器的优势所在。（4）完成驱动器转角-输出力迟滞实验。详细介绍了不同迟滞模型的特点及优劣,将经典PI模型加以改进,构建了驱动器的迟滞模型,并通过7.5k Pa、12.5k Pa及17.5k Pa的恒定气压下的实验结果验证了迟滞模型的准确性,与经典PI模型相比,改进PI模型的各项评估结果都优于经典PI模型。（5）基于柔性折叠关节驱动器设计并制造了一款三爪机械手,通过对不同体积和不同重量物体的抓取,在12.7k Pa成功无损抓取了1483g的柚子,进一步测试了单个驱动器在重物提升方面的性能,在20k Pa下的恒定气压下最大负载能力在950g左右,验证了所设计的驱动器具备一定的应用场景。

关键词：仿生柔性折叠关节力学模型动态特性迟滞

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基于改进YOLOv5的潜艇目标检测算法

激光与红外 2024年第6期54卷 971-979页

作者：梅礼坤陈智利西安工业大学光电工程学院陕西西安710021

为了解决传统潜艇目标检测缺乏对复杂背景和噪声的鲁棒性、对光照变化和视角变化敏感、难以处理大规模数据集等问题,提出了一种基于改进YOLOv5潜艇目标检测器。通过C3_Transformer结构,有效提升了特征的全局上下文建模能力和长距离依赖... 详细信息

为了解决传统潜艇目标检测缺乏对复杂背景和噪声的鲁棒性、对光照变化和视角变化敏感、难以处理大规模数据集等问题,提出了一种基于改进YOLOv5潜艇目标检测器。通过C3_Transformer结构,有效提升了特征的全局上下文建模能力和长距离依赖性捕捉能力;通过simOTA解决anchorbased算法中正负样本不平衡问题,增强模型对小目标和困难样本的学习能力;利用decoupledhead的思想解决分类和位置预测任务的互斥性问题,提高检测精度和鲁棒性。实验结果表明:相较于原始YOLOv5,改进后的模型Precision、Recall、mAP0.5、mAP0.5:0.95分别提高了2.8%、10.9%、3.8%、14.7%,这表明改进后的模型在潜艇目标检测的准确性、召回率以及在不同置信度阈值下的平均准确率等方面取得了明显的进步,同时在实际检测任务中改进后的模型有效解决了“漏检”、“误检”的问题。

关键词：上下文样本不平衡互斥性最优传输问题

压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2011-2017页

作者：余礼苏钟润吕欣欣王玉皞王正海南昌大学信息工程学院南昌330031

稀疏码多址接入(SCMA)技术是一项备受重视的基于码域的非正交多址接入(NOMA)技术。针对现有SCMA码本设计中未能结合数据和解码器性质以及MPA复杂度较高的问题,该文提出一种压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计方案。首先以系统误码... 详细信息

稀疏码多址接入(SCMA)技术是一项备受重视的基于码域的非正交多址接入(NOMA)技术。针对现有SCMA码本设计中未能结合数据和解码器性质以及MPA复杂度较高的问题,该文提出一种压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计方案。首先以系统误码率为优化目标,设计一种码本自更新方法用于实现低复杂度检测器,该方法在稀疏向量重构训练过程中使用梯度下降法实现码本的自更新。其次,设计一种压缩感知辅助的多用户检测算法:符号判决正交匹配追踪(SD-OMP)算法。通过在发射端对发射信号进行稀疏化处理,在接收端利用压缩感知技术对多用户的稀疏信号进行高效的检测和重构,达到减少用户间的冲突和降低系统复杂度的目的。仿真结果表明,在高斯信道条件下,压缩感知辅助的低复杂度SCMA系统优化设计方案能够有效降低多用户检测的复杂度,且在系统用户部分活跃时能够表现出较好的误码率性能。

关键词：稀疏码多址接入压缩感知码本设计多用户检测低复杂度

YOLO-Plane:一种基于改进YOLOv5的飞机检测算法

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激光杂志 2024年第5期45卷 69-78页

作者：梅礼坤陈智利西安工业大学光电工程学院西安710021

精准识别和定位飞机目标是航空安全和信息化战争胜利的关键,针对传统飞机目标识别抗干扰性差,对遮挡、光照、尺度敏感难应对复杂场景需求的问题,提出了一种基于改进YOLOv5的飞机目标检测算法。通过IOU-NWD Similarity Metric for Boundi... 详细信息

精准识别和定位飞机目标是航空安全和信息化战争胜利的关键,针对传统飞机目标识别抗干扰性差,对遮挡、光照、尺度敏感难应对复杂场景需求的问题,提出了一种基于改进YOLOv5的飞机目标检测算法。通过IOU-NWD Similarity Metric for Bounding Boxes策略解决了IOU机制对飞机小目标的标签分配歧义问题;使用GFPN based on NLnet模块完成了“跨层”与“跨尺度”的自适应融合,更加丰富和具有代表性的特征信息;使用soft-NMS方法解决了在目标密集区域中飞机小目标存在的漏检问题。在飞机数据集上进行实验,结果表明:与原始YOLOv5相比,改进后的模型在Precision、Recall、mAP0.5、mAP0.5:0.95分别提高了1.9%、10.4%、3.6%和5.8%。该算法通过针对性的网络调整和模块迁移来提高模型对小型和遮挡的飞机目标的检测效果,并通过实验验证了该算法的优越性,实验结果表明,AIR-YOLO在检测精度和鲁棒性方面优于YOLOv5,解决了原始YOLOv5算法的小飞机目标误检的问题。

关键词： IOU-NWD GFPN NLnet soft-NMS

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基于改进YOLOv5的坦克目标检测算法

激光杂志 2024年第1期45卷 92-98页

作者：梅礼坤陈智利牛恒西安工业大学光电工程学院西安710021

坦克目标的准确识别定位是信息化战争中一项重要研究,针对传统检测算法抗干扰性差、难应用于大视野复杂环境下的问题,提出了一种基于改进YOLOv5坦克自动识别的检测算法。利用YOLOv5模型对大视野复杂战场环境下坦克目标进行识别:在YOLOv... 详细信息

坦克目标的准确识别定位是信息化战争中一项重要研究,针对传统检测算法抗干扰性差、难应用于大视野复杂环境下的问题,提出了一种基于改进YOLOv5坦克自动识别的检测算法。利用YOLOv5模型对大视野复杂战场环境下坦克目标进行识别:在YOLOv5基础模型中引入Attention-based information fusion模块,提高模型检测精度和识别能力;使用Pre-segment multi-scale fusion模块解决骨干网络中池化操作所造成的信息丢失问题;使用Swin Transformer机制降低小目标坦克漏检误检的问题。在坦克数据集上进行实验,结果表明:与YOLOv5原始模型相比,改进模型的召回率、平均精度分别提高了9.1%、5.1%。改进后的YOLOv5模型可以很好地对大视野复杂环境下坦克目标进行精确识别,改善了坦克目标检测中小目标漏检的问题。

关键词：大视野深度学习坦克目标识别 YOLOv5

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煤矿采煤机智能化关键技术探讨

内蒙古煤炭经济 2024年第4期 55-57页

作者：苏礼冲内蒙古矿业上海庙有限责任公司新上海一号煤矿内蒙古鄂尔多斯016299

煤炭资源是促进我国经济实力提升的核心能源之一,但其开采工作负荷较大,强度较高,在开采时极易出现安全问题。随着科技持续进步与发展,许多现代化的科学技术在煤矿开采中得到广泛应用,大幅度提升开采质量、效率和安全性。本文通过分析... 详细信息

煤炭资源是促进我国经济实力提升的核心能源之一,但其开采工作负荷较大,强度较高,在开采时极易出现安全问题。随着科技持续进步与发展,许多现代化的科学技术在煤矿开采中得到广泛应用,大幅度提升开采质量、效率和安全性。本文通过分析煤矿采煤机智能化技术应用现状,重点阐述煤矿采煤及智能化关键技术要点,以期确保煤矿开采的高效和安全,并为类似研究提供参考。

关键词：煤矿采煤机智能化技术

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新课改下高中历史课堂的教学反思

新课改下高中历史课堂的教学反思

素质教育创新发展研讨会

作者：苏占礼甘肃省敦煌市敦煌中学

课程改革的推进促使教学发生了新的变化,在教学中体现新课改的理念、落实新课改的要求,有效开展教学成为了广大教师的相同目标。传统教学虽有一定的可取性,但其弊端显著,于现代教学的发展不相适,学生无论从兴趣、积极性还是主动性方面... 详细信息

课程改革的推进促使教学发生了新的变化,在教学中体现新课改的理念、落实新课改的要求,有效开展教学成为了广大教师的相同目标。传统教学虽有一定的可取性,但其弊端显著,于现代教学的发展不相适,学生无论从兴趣、积极性还是主动性方面都明显不足,自身的个性与综合素质得不到发展。故新课改下,教师需认真反思、自我检讨,重新调整教学策略。本文主要探讨了新课改下高中历史教学反思的内容与策略,以供参考。

关键词：新课改高中历史反思内容与策略

来源： cnki会议评论

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脉冲磁场下REBCO超导体多场耦合分析

低温与超导 2024年第5期52卷 12-19页

作者：梁瑞苏炳戌贾荣礼岳磊文兰州理工大学石油化工学院兰州730050

为了深入探究REBCO超导材料在脉冲磁化后的俘获磁场、温度及应力分布特征,本文基于H法建立二维轴对称模型,求解超导圆柱在脉冲磁化过程中的磁弹性及热传导模型。结果表明在脉冲磁场上升阶段,磁通的穿透深度随着脉冲磁场的增强而增大,当t... 详细信息

为了深入探究REBCO超导材料在脉冲磁化后的俘获磁场、温度及应力分布特征,本文基于H法建立二维轴对称模型,求解超导圆柱在脉冲磁化过程中的磁弹性及热传导模型。结果表明在脉冲磁场上升阶段,磁通的穿透深度随着脉冲磁场的增强而增大,当t/τ=1时,磁通完全穿透超导体,表层磁通峰值达到6.95 T。在降磁阶段,超导体被磁通穿透,沿半径方向俘获磁场随着脉冲场的降低而减小。此外,通过对比降磁阶段环向热应力与总应力曲线发现,不同时刻的环向热应力在总应力中占比达到86.7%,说明REBCO超导体在脉冲磁场下,受到了热应力与电磁应力的共同作用,且超导体的应力状态主要由热应力决定。

关键词：脉冲磁化 H法俘获磁场电磁应力热应力

改进HarDNet-MSEG的遥感影像水体信息提取方法

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地球信息科学学报 2024年第7期26卷 1745-1762页

作者：郭慧琳谢元礼胡李发雍佳乐李云梅孙韶启西北大学城市与环境学院西安710127 陕西省遥感与地理信息工程研究中心西安710127

准确有效地提取水体信息,对于水资源监测、管理和应用等方面具有重要意义。由于水体形状、大小和分布的多样性以及场景的复杂性,如何高效准确地从遥感影像中提取出水体仍具有挑战性。传统的方法虽然可以从遥感图像中提取水体,但由于异... 详细信息

准确有效地提取水体信息,对于水资源监测、管理和应用等方面具有重要意义。由于水体形状、大小和分布的多样性以及场景的复杂性,如何高效准确地从遥感影像中提取出水体仍具有挑战性。传统的方法虽然可以从遥感图像中提取水体,但由于异物同谱其提取精度往往难以满足实际应用要求。因此,迫切需要先进的高性能技术来提高水体提取的效率和准确性。将深度学习与遥感技术相结合可以充分发挥深度学习的优势,有效帮助准确地提取水体信息。目前以深度学习的方法提取水体信息面临的挑战仍是多尺度特征融合、耗时长和参数多。HarDNet-MSEG(Harmonic DenseNet-MSEG)模型拥有较高的分割精度和较快的推理速度,为进一步充分利用来自通道和空间位置层面的相关信息以及提高模型的分割精度,本文以HarDNet-MSEG为网络框架,设计了一种名为HAM(Hybrid Attention Mechanism)的注意力机制,将其嵌入到HarDNet-MSEG网络中以探究其在网络中的最佳位置,在相同的实验环境下与其他注意力机制、经典网络算法以及传统的方法进行一系列的对比实验,并测试该模型在其他数据集上的通用性。结果表明,HAM模块在HarDNet-MSEG网络的较浅层处表现最出色。与其他注意力机制相比,HAM模块取得了更高的性能,MIoU、FWIoU和PA分别达到了94.0687%、97.7374%和99.3205%。与DeepLabV3+、U-Net和PSPNet等经典模型相比,HarDNet-MSEG-HAM1模型不仅有最好的MIoU,参数量、计算量和训练时间各方面都表现出卓越的性能。与传统方法相比,HarDNet-MSEG-HAM1模型具有显著的优势,同时该模型在其他数据集上也表现出了良好的性能。最后,成功提取了青藏高原内流流域的2013、2016、2019和2022年4期湖泊,并对其面积变化进行了分析。一系列的实验数据表明,该模型在水体提取任务中的优越性与鲁棒性。本论文预期可以为从复杂场景的遥感影像中提取水体信息提供方法和相关数据支持。

关键词：水体提取深度学习 HarDNet-MSEG 混合注意力机制语义分割多尺度特征青藏高原遥感影像