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机器人操作系统ROS安全性研究综述

软件学报 2024年第2期35卷 1010-1027页

作者：鲁敬敬秦云川刘志中唐卓张拥军李肯立湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 国家超级计算长沙中心湖南长沙410012 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院北京100850 湖南大学重庆研究院重庆401135

机器人日益走进人们的日常生活,也受到了国内外越来越多的关注.机器人系统的一个重要特性是安全性,增强机器人系统的安全性可以保护机器人免受恶意攻击者的入侵.机器人操作系统的安全性是机器人系统安全性的重要组成部分.虽然近年来研... 详细信息

机器人日益走进人们的日常生活,也受到了国内外越来越多的关注.机器人系统的一个重要特性是安全性,增强机器人系统的安全性可以保护机器人免受恶意攻击者的入侵.机器人操作系统的安全性是机器人系统安全性的重要组成部分.虽然近年来研究人员针对机器人操作系统的安全性做了许多研究工作,但遗憾的是,安全性目前还没有得到足够的重视.为了引起人们对机器人系统安全性更多的关注,同时帮助人们快速了解当前主流机器人操作系统ROS(robot operating system)的安全性解决方案,对ROS的安全性进行系统的调研和总结.一方面,深入分析ROS的安全特性,总结ROS中已知的安全问题.另一方面,对近年来ROS安全性相关的研究进行分类分析和概括总结,并从机密性、完整性和可用性这3个方面,对众多ROS的安全性解决方案进行比较.最后,对ROS安全性研究的前景进行展望.

关键词：机器人 ROS ROS2 安全性

采用改进的元胞自动机方法对三元Al-Si-Mg合金凝固微观组织进行数值模拟

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Science China Materials 2024年第4期67卷 1150-1159页

作者：谭云骧赵海东许庆彦 Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology Ministry of EducationSchool of Materials Science and EngineeringTsinghua University Beijing 100084China National Engineering Research Center of Near-Net-Shape for Metalic Materials South China University of TechnologyGuangzhou 510640China

铝硅合金具有轻量化、高强度和易成形等独特优点.这些特性使得在低压压铸下能够生产大型、薄壁、复杂的铸件,这对于车辆轻量化至关重要.然而,这些合金的铸造过程容易产生缺陷,它们的性能与微观结构密切相关.认识到工艺、结构和性能之间... 详细信息

铝硅合金具有轻量化、高强度和易成形等独特优点.这些特性使得在低压压铸下能够生产大型、薄壁、复杂的铸件,这对于车辆轻量化至关重要.然而,这些合金的铸造过程容易产生缺陷,它们的性能与微观结构密切相关.认识到工艺、结构和性能之间的深层联系具有巨大的学术和工程价值.在本工作中,我们通过整合热力学、动力学和多元相图数据库,建立了一个改进的元胞自动机(ICA)模型.基于在阶梯铸件不同位置的冷却曲线和凝固组织,我们建立了适用于Al-7SixMg合金低压铸造的等轴晶形核模型.随后对该合金进行了低压铸造实验,微观结构演变的3D模拟结果与实验观察相吻合.我们进行了阶梯件低压铸造的实验,ICA模型准确地描绘了α-Al树枝晶,以及冷却速率对三元Al-7Si-xMg合金中晶核密度和树枝晶尺寸均匀性的影响.我们的模拟结果与实验数据表现出显著的一致性.此外,我们对SDAS与冷却速率之间的关系进行了全面分析.通过将ICA模型与LGK分析模型进行对比,验证了在评估树枝晶生长速率时ICA模型的精确性.这项工作为集成计算材料工程建立凝固-组织-性能的定量关系提供了理论指导.

关键词：低压铸造冷却曲线凝固微观组织铝硅合金铸造过程尺寸均匀性冷却速率形核模型

YB518型盒外透明纸包装机折叠转塔离合器调校工装的研制

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中国烟草学报 2024年

作者：赵海鹏张洪山山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂

为解决YB518型盒外透明纸包装机折叠转塔离合器在挤烟时不能及时脱开、安装时扭矩调整困难等问题，研制一种可以实现转塔离合器定量调校的工装。通过使用ANAYS Workbench软件对工装的重要零件压力弹簧进行有限元模拟仿真，确定弹簧材料... 详细信息

为解决YB518型盒外透明纸包装机折叠转塔离合器在挤烟时不能及时脱开、安装时扭矩调整困难等问题，研制一种可以实现转塔离合器定量调校的工装。通过使用ANAYS Workbench软件对工装的重要零件压力弹簧进行有限元模拟仿真，确定弹簧材料的选择。利用故障停机率拟合线得出转塔离合器调校时的最佳扭矩值为35N·m。使用该工装对YB518型盒外透明纸包装机折叠转塔离合器进行调校后，转塔离合器脱开率由29.54%提高至94.54%，挤烟平均停机时间缩短了64.71%，降低了设备维修保养时的劳动强度，提高了设备生产效率。此外，通过调节直径，该工装能够适用于多种尺寸型号的转塔离合器，实用性强。

关键词： YB518型盒外透明纸包装机转塔离合器调校工装压力弹簧最佳扭矩脱开率

单元整体教学对高中生英语阅读深度学习的影响研究

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单元整体教学对高中生英语阅读深度学习的影响研究

作者：赵海娇曲阜师范大学

学位级别：硕士

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基于折叠技术的拖拉机底盘优化设计

农机化研究 2024年第12期 255-259页

作者：闫云敬柳州城市职业学院

基于折叠技术的应用现状，系统分析了折叠技术的建模与分析方法。以拖拉机底盘为例，以提高自走式拖拉机底盘灵活性和可操作性为研究目标，使用折叠式框架和前平衡旋转轴，改进机械和工具在自行式底盘中心区的机械化挂接方式，构建一种... 详细信息

基于折叠技术的应用现状，系统分析了折叠技术的建模与分析方法。以拖拉机底盘为例，以提高自走式拖拉机底盘灵活性和可操作性为研究目标，使用折叠式框架和前平衡旋转轴，改进机械和工具在自行式底盘中心区的机械化挂接方式，构建一种当前轴以接近90°的角度转动时拖拉机围绕其中一个后轮原地转动的动态模型，以减少拖拉机悬挂农业机具转弯的阻力矩。研究结果表明：使用前旋转轴可以解决机具和工具在中心区的自动挂接问题，提高机动性，简化自走式拖拉机底盘的转向驱动，且在拖拉机田间运行过程中可以任意改变前轮轨道的理想转弯。田间运行颤振结果表明：使用旋转桥可以解决自动连接机具的问题，并确保桥的摆动，保持田间作业稳定性与可靠性。研究结果可为提升折叠技术在农业机械装备中的进一步应用提供技术参考与方案优化。

关键词：拖拉机底盘优化折叠技术系统设计

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神东矿区煤矿掘进工艺及装备智能化技术研究

煤炭工程 2024年第3期56卷 10-14页

作者：赵海兴中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 山西天地煤机装备有限公司山西太原030006 煤矿采掘机械装备国家工程实验室山西太原030006

为了实现神东煤炭集团煤矿巷道掘进由人控到数控、由自动到智能的全面提速,分析了神东矿区煤矿单巷掘进、双巷掘进、大断面切眼贯通的工艺及设备配套技术现状,研究了智能化掘锚一体机、智能化连续采煤机、智能掘锚一体机惯性导航技术、... 详细信息

为了实现神东煤炭集团煤矿巷道掘进由人控到数控、由自动到智能的全面提速,分析了神东矿区煤矿单巷掘进、双巷掘进、大断面切眼贯通的工艺及设备配套技术现状,研究了智能化掘锚一体机、智能化连续采煤机、智能掘锚一体机惯性导航技术、成套智能化掘进技术、近端AI识别和远程云控制技术等掘进设备智能化技术,同时研究了预埋孔钻进机器人、智能化管路抓举设备、智能化防爆柴油开槽机、电缆自动收放车辆、智能清仓机器人等掘进辅助作业设备及技术。在此基础上给出神东煤炭集团煤矿掘进智能化发展建议,即:加快推广掘锚一体化生产工艺、发展5G无线网络技术、完善透明地质保障系统等,从根源上解决智能设备自主可控、智能互联、安全可信等关键问题。

关键词：双巷掘进智能化掘进设备柔模支护掘锚一体化透明地质

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基于深度学习的脑肿瘤分割算法研究

基于深度学习的脑肿瘤分割算法研究

作者：赵海明湖北师范大学

学位级别：硕士

深度学习技术的进步显著增强了在细节捕捉和病灶建模方面的能力,为脑肿瘤图像分割领域带来了巨大潜力。准确而早期的脑肿瘤检测对于改善患者的预后至关重要。然而,传统依赖于医生手工筛查CT图像的方法不仅耗时而且高度依赖经验,尤其在... 详细信息

深度学习技术的进步显著增强了在细节捕捉和病灶建模方面的能力,为脑肿瘤图像分割领域带来了巨大潜力。准确而早期的脑肿瘤检测对于改善患者的预后至关重要。然而,传统依赖于医生手工筛查CT图像的方法不仅耗时而且高度依赖经验,尤其在面对图像的高分辨率和肿瘤的不规则形态时更是如此。目前的分割方法常常无法实现精确的边缘检测,其复杂性也使它们难以被广泛应用于临床。因此,本研究的目标是通过利用深度学习技术优化脑肿瘤分割过程,以提高分割的精确度和临床适用性,进而协助医生进行更高效的诊断。主要研究内容包括:(1)本文提出了一种多分支分层融合网络,该网络采用多路径并行架构和高效的多尺度特征集成策略,实现稳定和准确的分割。网络通过特征融合模块将高分辨率表面特征与深层特征结合,使模型能够捕捉更细致的细节和多层次信息。此外,我们使用多层解码器和自适应注意力机制,以增强模型处理高分辨率细节的能力以及对噪声和伪影的鲁棒性。为了在更小的模型容量内优化分割性能,我们采用了轻量级3D卷积组合实现高效的特征提取和表示。在Bra TS2021数据集上的广泛实验表明,我们提出的方法有效地利用了MRI图像的深层和浅层信息,展示了良好的分割性能,并为脑肿瘤的诊断和治疗提供了可靠的帮助。结果显示,Dice系数分别为整个肿瘤区域的0.932,肿瘤核心区域的0.923和增强肿瘤区域的0.887。(2)为了有效应对医学图像分析中的计算资源利用挑战,本文在先前工作的基础上引入三项策略。首先,通过实施通道重排和分组策略,不仅隐式地扩大了模型训练的数据量,提升特征利用率,还能更准确地提取脑肿瘤分割任务中的核心信息。其次,通过采用四元数分组卷积技术,模型在每个分组内进行四元数卷积的同时,还可以大幅减少参数数量,这一做法有效地保证不同层间特征的利用。最后,将四元数分组卷积与逐步扩大膨胀率的空洞卷积结合使用,既增强了特征表达的能力,又扩展了模型的感知范围。这三项策略共同提升了模型在捕捉特征的内部和层间信息方面的性能,并减少三分之二的参数。在Bra TS2021数据集上的Dice系数分别为整个肿瘤区域的0.927,肿瘤核心区域的0.916和增强肿瘤区域的0.878。(3)本文引入分数阶微积分的概念,并采用两种创新性的优化器:分数阶Adagrad和分数阶Adam。分数阶优化器通过整合历史梯度信息,不仅优化了神经网络训练过程,还确保了算法收敛性的精确设计和验证。在多模态脑肿瘤数据集Bra TS2021上的分割任务中,我们将前两章提出的神经网络与分数阶优化器算法相结合,展现出更卓越的性能,特别是在准确识别和处理细微差异方面表现出色。此外,在CIFAR-100数据集上进行的全面评估证明了分数阶优化器在不同数据集上具有广泛适用性和鲁棒性。深度学习视觉模型在保证了脑肿瘤图像分割任务上的精度并节约了训练和检测的时空成本,因此具有实际应用价值。

关键词：深度学习脑肿瘤图像分割自适应注意力机制分组卷积分数阶

五龄黑水虻油脂衍生物作为润滑油添加剂的性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第1期44卷 87-96页

作者：吴晗冯思静胡文敬李久盛辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 上海建桥学院商学院上海201306 中国科学院上海高等研究院先进润滑材料实验室上海201210 中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室上海201210

为探索黑水虻幼虫体内的粗油脂作为生物润滑油添加剂的应用可行性,本文中以五龄黑水虻虫体的粗油脂为原料,通过纯化、水解反应和酯化反应合成了虫体油脂衍生物.采用核磁共振波谱、傅里叶红外光谱和热重分析仪对其结构和热稳定性进行表征... 详细信息

为探索黑水虻幼虫体内的粗油脂作为生物润滑油添加剂的应用可行性,本文中以五龄黑水虻虫体的粗油脂为原料,通过纯化、水解反应和酯化反应合成了虫体油脂衍生物.采用核磁共振波谱、傅里叶红外光谱和热重分析仪对其结构和热稳定性进行表征,发现其热稳定性良好.采用UMT-TriboLab摩擦磨损试验机和四球摩擦试验机分别研究了虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂在点-面和点-点接触模式下的摩擦学性能,并与商用合成酯的性能进行对比.结果表明,在基础油150N中添加质量分数为1%的虫体油脂衍生物时,油品表现出较优的减摩和抗磨效果.在点-面接触模式下,摩擦系数和磨损率相对于基础油分别降低25.0%和92.0%,且在200℃高温下仍能保持减摩效果.在点-点接触模式下,磨损率相对于基础油降低了84.5%.可见虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂能够有效提高油品的摩擦学性能.采用接触角试验验证了虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂在金属表面的吸附性能.结果表明,虫体油脂衍生物在润滑过程中能够优先吸附在摩擦副的金属表面,形成润滑保护膜,使油品的减摩和抗磨性能提升.通过显微红外光谱和拉曼光谱研究了虫体油脂衍生物的润滑作用机理,表明磨痕表面存在的铁氧化物和碳能够形成润滑膜,防止摩擦副表面的微凸体直接接触,进而改善了油品的摩擦学性能.

关键词：黑水虻幼虫虫体油脂衍生物热稳定性能润滑油添加剂摩擦学性能

工作压力和工作重塑与高校辅导员职业倦怠的关系

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环境与职业医学 2024年第2期41卷 160-167,174页

作者：赵海霞邹学韩乐赵海波麻海英西安科技大学学工部陕西西安710054 西安国际医学中心医院青少年心理健康科陕西西安710100 西安国际医学中心医院成人康复治疗部陕西西安710100 西安国际医学中心医院神经康复科陕西西安710100

[背景]职业倦怠已成为影响高校辅导员身心健康和工作效率的重要因素,并间接影响着大学生的人才培养质量和发展。[目的]探讨高校辅导员的工作压力、工作重塑和职业倦怠之间的关系,检验工作重塑在工作压力和职业倦怠之间的中介作用,以期... 详细信息

[背景]职业倦怠已成为影响高校辅导员身心健康和工作效率的重要因素,并间接影响着大学生的人才培养质量和发展。[目的]探讨高校辅导员的工作压力、工作重塑和职业倦怠之间的关系,检验工作重塑在工作压力和职业倦怠之间的中介作用,以期采取针对性措施缓解辅导员的工作压力和职业倦怠,减少对辅导员群体的健康危害和提高育人实效。[方法]通过方便抽样法,在高校辅导员社交网络交流群招募400名辅导员进行匿名问卷调查,采用《辅导员工作压力量表》《工作重塑量表》和《职业倦怠通用版量表》对研究对象的工作压力、工作重塑和职业倦怠进行评价。采用Harman单因素法检验调查数据是否存在共同方法偏差;运用单因素方差分析检验辅导员工作压力、工作重塑和职业倦怠在不同个体特征的差异,卡方检验分析职业倦怠检出率的差异;采用偏相关分析各变量间的相关性;采用结构方程模型分析辅导员工作压力、工作重塑及职业倦怠三者之间的关系,同时使用Bootstrap法检验工作重塑在工作压力和职业倦怠之间的中介作用,并分析各变量之间的关系。[结果]回收问卷390份,有效问卷338份,有效回收率86.67%。研究对象全体的工作压力、工作重塑和职业倦怠得分分别为(2.70±0.62)、(3.77±0.62)、(2.09±1.09)分。职业倦怠检出率为76.9%(260/338),其中耗竭维度倦怠检出率为72.8%,愤世嫉俗维度倦怠检出率为59.8%。不同性别和职级的辅导员在工作重塑得分上具有统计学差异(P<0.05),女辅导员的职业倦怠得分和检出率显著高于男辅导员(P<0.05)。偏相关分析表明,工作压力、工作负荷、学校考评与期待、人际关系与职业倦怠呈正向相关(r=0.562、0.442、0.473、0.455,P<0.01),与工作重塑呈负向相关(r=-0.271、-0.169、-0.246、-0.247,P<0.01);工作重塑、认知重塑、关系重塑、任务重塑与职业倦怠呈负向相关(r=-0.447、-0.452、-0.366、-0.340,P<0.01)。修正后的结构方程模型显示:工作压力对工作重塑具有负向影响作用(b=-0.348,P<0.001),工作压力对职业倦怠有正向影响作用(b=0.454,P<0.001),工作重塑对职业倦怠有负向影响作用(b=-0.459,P<0.001),工作重塑能够部分中介工作压力对辅导员职业倦怠的影响,中介效应值为0.160(95%CI:0.102~0.230),占总效应值26.10%。[结论]辅导员的职业倦怠问题比较突出,工作重塑对职业倦怠有抑制作用,工作压力通过抑制工作重塑的产生间接影响职业倦怠的发生。

关键词：高校辅导员职业倦怠工作重塑工作压力中介作用