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综采工作面隔爆巡检机器人设计及工程实践

煤炭科学技术 2024年

作者：关士远北京天玛智控科技股份有限公司

针对目前由于综采工作面工况恶劣，本安型巡检机器人存在通过性差、防护能力弱、感知技术手段有限，不能实现常态化运行等问题，本文提出隔爆巡检机器人方案，以应对综采工作面严苛工作环境。分析了轨道式巡检机器人在该环境下遇到的三... 详细信息

针对目前由于综采工作面工况恶劣，本安型巡检机器人存在通过性差、防护能力弱、感知技术手段有限，不能实现常态化运行等问题，本文提出隔爆巡检机器人方案，以应对综采工作面严苛工作环境。分析了轨道式巡检机器人在该环境下遇到的三种典型的工况：爬坡、错切、扭转。基于轨道式巡检机器人遇到的三种典型工况，设计了一种具有多自由度的隔爆巡检机器人，该巡检机器人除具有视频感知手段外，还增加了激光slam实时建图能力，能提供精确的三维感知能力，并且其感知能力不受光照条件的影响，能在无光条件下使用。针对爬坡工况，采用履带式行走机构；针对错切工况，设计了具有前后两组差速驱动的行走机构，其具有主动转向功能；针对扭转工况，在车身中部增加了纵向转轴。为了对其进行有效的控制，确保其在综采工作面平稳运行，充分考虑其具有约束的特点，分析得出其具有轨迹及底盘约束的运动学模型。同时介绍了该巡检机器人的控制方法，依据激光slam所建的实时三维激光点云地图，提取参考轨迹，根据参考轨迹实时计算各个履带主动轮的速度给定。基于运动学模型，提出一种模型预测控制算法，采用主从控制策略，模型预测控制只在前组驱动实现，后组驱动的控制量根据前组的速度给定及约束计算得出。该控制算法在计算复杂度及实时性方面做了平衡，控制算法基于ROS系统实现。最后，通过充分的井下工业性实验，验证了该控制方法能有效地解决爬坡、错切、扭转等综采工作面的苛刻工况，能在综采工作面执行常态化巡检任务。

关键词：巡检机器人运动学模型差速驱动 slam 轨迹模型预测控制

KCNN：一种神经网络轻量化方法和硬件实现架构

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计算机研究与发展 2024年

作者：陈桂林王观武王康胡敏慧邓俊荃国防科技大学第六十三研究所

卷积神经网络(convolutional neural network，CNN)已成为图像识别领域最重要的一项机器学习技术.近年来，随着CNN在边缘端部署的需求越来越多，CNN的轻量化也成为研究热点.主流的CNN轻量化方法包括剪枝和量化，这2项技术都能有效地减少... 详细信息

卷积神经网络(convolutional neural network，CNN)已成为图像识别领域最重要的一项机器学习技术.近年来，随着CNN在边缘端部署的需求越来越多，CNN的轻量化也成为研究热点.主流的CNN轻量化方法包括剪枝和量化，这2项技术都能有效地减少CNN推导过程中计算和存储开销.然而，这些方法未能完全挖掘CNN中的双边稀疏性(权重稀疏和激活值稀疏)和潜在的数据复用.因此，为了解决上述问题，提出一种全新的神经网络轻量化方法，通过k-means算法对卷积核和特征图的非0值进行聚类，整个神经网络的推导过程中只使用有限的聚类值作为乘数去完成全部卷积计算.与以往卷积层计算复杂度O(n3)相比，轻量化处理后的卷积层计算复杂度仅为O(n2)，大幅减少了计算量.同时，将全连接层权重也进行非0值地聚类处理，片上只存储聚类值和对应的索引向量，极大地减少存储开销.最后，针对该轻量化方法设计一种硬件实现架构KCNN.该架构将CNN中的不同处理流程模块化实现，与以往的实现架构相比增加一个非0值聚类模块，此外还设计了一些缓存来利用聚类后CNN中的数据复用.实验结果表明在不损失推导精度的情况下，AlexNet网络整体计算量减少66%，存储减少85%.

关键词： k-means 卷积神经网络轻量化加速压缩

2023年金山区小麦田杂草防除药剂筛选试验初报

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上海农业科技 2024年第3期 33-34,66页

作者：宋卓颖何毅方陈桂华顾士光朱建文朱彩华上海市金山区农业技术推广中心上海201599

为筛选出可高效防除上海市金山区小麦田杂草的药剂,探明其持效性、安全性、除草效果,特开展了不同茎叶处理药剂防除小麦田杂草的防效对比试验。结果表明:在小麦分蘖期,每667 m^(2)施用10.7%唑啉草酯三元预混剂乳油160mL+50%异丙隆悬浮剂... 详细信息

为筛选出可高效防除上海市金山区小麦田杂草的药剂,探明其持效性、安全性、除草效果,特开展了不同茎叶处理药剂防除小麦田杂草的防效对比试验。结果表明:在小麦分蘖期,每667 m^(2)施用10.7%唑啉草酯三元预混剂乳油160mL+50%异丙隆悬浮剂150 mL或每667 m^(2)施用5%唑啉草酯乳油100 mL+50%异丙隆悬浮剂150 mL+200 g/L氯氟吡氧乙酸乳油50 mL对小麦田杂草的防除效果较好,在金山区小麦生产中可进一步示范推广这两种药剂配方。

关键词：小麦杂草茎叶处理除草剂防效安全性金山区

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一种扫频干涉激光测距系统的标定方法

光学学报 2024年第14期44卷 103-111页

作者：闫语畅薛蔺洋陈潇洒陈桂林韩昌佩中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

针对扫频干涉激光测距系统的标定问题,首先建立扫频干涉的数学物理模型,对测距原理进行推导;然后针对激光频率漂移导致系统误差的问题,提出通过改变扫描镜角度并利用基准尺对系统参数进行标定的方法;之后研究激光器扫频非线性误差数学... 详细信息

针对扫频干涉激光测距系统的标定问题,首先建立扫频干涉的数学物理模型,对测距原理进行推导;然后针对激光频率漂移导致系统误差的问题,提出通过改变扫描镜角度并利用基准尺对系统参数进行标定的方法;之后研究激光器扫频非线性误差数学物理模型,提出线性电流调制和信号处理算法对扫频特性进行标定,再构造电流调制函数对扫频非线性进行校正,仿真分析并对其进行验证;最后搭建相关实验平台,对两种标定校正方法分别进行实验,验证所提方法的有效性。在不额外增加光学器件或高精度仪器的情况下,所提标定方法可以实现扫频干涉激光测距系统的参数标定和校正,对在地面测试和在轨部署应用的测距系统保持长期稳定工作具有实际工程价值。

关键词：测量扫频干涉激光测距分布式反馈激光器系统标定非线性校正风云四号

基于卷积神经网络实现锥形束CT牙齿分割及牙位标定

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北京大学学报（医学版） 2024年第4期56卷 735-740页

作者：薄士仕高承志北京大学口腔医学院·口腔医院综合二科国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心北京100081 北京大学人民医院口腔科北京100044

目的:利用卷积神经网络实现基于锥形束CT(cone-beam computed tomography,CBCT)体素数据的牙齿实例分割和牙位标定。方法:本文所提出的牙齿算法包含三个不同的卷积神经网络,网络架构以Resnet为基础模块,首先对CBCT图像进行降采样,然后... 详细信息

目的:利用卷积神经网络实现基于锥形束CT(cone-beam computed tomography,CBCT)体素数据的牙齿实例分割和牙位标定。方法:本文所提出的牙齿算法包含三个不同的卷积神经网络,网络架构以Resnet为基础模块,首先对CBCT图像进行降采样,然后确定一个包含CBCT图像中所有牙齿的感兴趣区域(region of interest,ROI)。通过训练模型,ROI利用一个双分支“编码器-解码器”结构网络,预测输入数据中每个体素所对应的相关空间位置信息,进行聚类后实现牙齿的实例分割。牙位标定则通过另一个多类别分割任务设计的U-Net模型实现。随后,在原始空间分辨率下,训练了一个用于精细分割的U-Net网络,得到牙齿的高分辨率分割结果。本实验收集了59例带有简单冠修复体及种植体的CBCT数据进行人工标注作为数据库,对牙齿算法的预测结果使用实例Dice相似系数(instance Dice similarity coefficient,IDSC)用来评估牙齿分割结果,使用平均Dice相似系数(the average Dice similarity coefficient,ADSC)评估牙齿分割及牙位标定的共同结果并进行评定。结果:量化指标显示,IDSC为89.35%,ADSC为84.74%。剔除了带有修复体伪影的数据后生成了有43例样本的数据库,训练网络得到了更优良的性能,IDSC为90.34%,ADSC为87.88%。将得到的结果进行可视化分析,牙齿算法不仅可以清晰地分割出CBCT中牙齿的形态,而且可以对牙齿的分类进行准确的编号。结论:该牙齿算法不仅可以成功实现三维图像的牙齿及修复体分割,还可以准确标定所有恒牙的牙位,具有临床实用性。

关键词：卷积神经网络锥形束CT 牙齿实例分割牙位标定

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EA模型在海洋的速度横向时空互相关函数中的应用

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Acta Mechanica Sinica 2024年第3期40卷 54-60页

作者：梁长荣尚晓东陈桂英何晓舟童彭尔 State Key Laboratory of Tropical Oceanography South China Sea Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesGuangzhou510301China School of Mechanical Engineering and Automation Harbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen518055China Department of Physics Hong Kong University of Science and TechnologyHong KongChina

椭圆近似(EA)模型是从单个点的时间波动数据中推断空间波动数据的重要方法,它已在室内实验剪切场的纵向时空互相关函数C(r,τ)得到验证并被广泛应用.在这里,我们研究了EA模型在海洋流场中的有效性,并介绍了其在横向时空互相关函数G(r,τ... 详细信息

椭圆近似(EA)模型是从单个点的时间波动数据中推断空间波动数据的重要方法,它已在室内实验剪切场的纵向时空互相关函数C(r,τ)得到验证并被广泛应用.在这里,我们研究了EA模型在海洋流场中的有效性,并介绍了其在横向时空互相关函数G(r,τ)中的应用.结果表明,EA模型在海洋的速度场中是有效的,即G(r,τ)具有G(r_(E),0)的尺度形式,其中r_(E)=[(r-Uτ)^(2)+(Vτ)^2]^(1/2),U和V是与内波垂直相速度相关的两个特征速度.基于EA模型,我们可以获得海洋的垂直波数能谱,并估计海洋的泰勒微尺度和雷诺数.

关键词： Elliptical approximation model Spatial fluctuations Temporal fluctuations Space-time cross-correlation functions Taylormicro-scale

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超越赋能范式的数字乡村建设共同体何以形成

学习论坛 2024年第1期 112-120页

作者：陈桂生张艺萱天津师范大学政治与行政学院天津300387

数字中国战略下的数字技术赋能乡村振兴实践开启了乡村建设的新图景,但随着乡村高质量发展的深入开展,技术赋能范式已难以回应乡村数字化治理的新需求。基于权力、技术与行动者关系重塑的数字乡村共同体,具备了超越赋能范式的诸如耦合... 详细信息

数字中国战略下的数字技术赋能乡村振兴实践开启了乡村建设的新图景,但随着乡村高质量发展的深入开展,技术赋能范式已难以回应乡村数字化治理的新需求。基于权力、技术与行动者关系重塑的数字乡村共同体,具备了超越赋能范式的诸如耦合权力与技术场域的数字乡村建设、对接数字乡村治权共享需求、内涵共同体激励相容机制等演进功能,其有助于消弭赋能范式的梗阻。以数字乡村共同体建设的逻辑,需要从连线扩面地破解技术悬浮、兼顾“赋权”与“放权”的乡村治权共享、锚定“以人为中心”的多元需求等内容出发,持续超越赋能范式的治理限度而推进数字乡村建设高质量发展。

关键词：数字乡村治理共同体赋能范式

应用噬菌体展示制备人乳头瘤病毒6型L1蛋白中和性单克隆抗体

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中华实验和临床病毒学杂志 2024年第1期38卷 67-71页

作者：秦薇子陈桂榴张黎中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院) 合肥230001 江苏省疾病预防控制中心南京210009

目的制备人乳头瘤病毒6型L1(HPV6 L1)蛋白特异性单克隆抗体, 探索抗体的结合特点、交叉活性以及中和效果。方法从免疫HPV6 L1蛋白小鼠脾细胞中提取抗体基因, 构建ScFv噬菌体抗体文库。用HPV6 L1蛋白对文库进行富集筛选, 将获得的抗体基... 详细信息

目的制备人乳头瘤病毒6型L1(HPV6 L1)蛋白特异性单克隆抗体, 探索抗体的结合特点、交叉活性以及中和效果。方法从免疫HPV6 L1蛋白小鼠脾细胞中提取抗体基因, 构建ScFv噬菌体抗体文库。用HPV6 L1蛋白对文库进行富集筛选, 将获得的抗体基因表达成鼠IgG后, 验证抗体与L1蛋白的结合性质以及对假病毒的中和效果。结果成功构建了针对HPV6 L1的ScFv抗体文库, 库容量为6.54×10^(7)。抗体文库经HPV6 L1筛选后获得了两株抗体, 命名为Q9和Q11。经ELISA检测, Q9-IgG与HPV6 L1反应的滴度约为10^(6), 与HPV18和45 L1的滴度为10^(2)。Q11-IgG与HPV6 L1结合的滴度约为4×10^(4), 而与其他型别L1均不结合。经过假病毒中和试验测定, Q9-IgG没有中和活性, 而Q11-IgG针对HVP6假病毒的中和滴度约为10^(4).5。结论 Q9和Q11均为HPV6 L1特异性单克隆抗体, 但二者交叉反应性、抗原识别位点及中和活性均具有明显差异。该抗体可为HPV6病毒的基础研究、免疫学诊断以及治疗制剂研发提供工具抗体。

关键词：人乳头瘤病毒6型 L1蛋白噬菌体展示单克隆抗体

考虑驾驶员生理信息的城市交叉口风险评估方法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1277-1284页

作者：陈桂珍程慧婷朱才华李昱燃李岩长安大学运输工程学院西安710064 重庆交通职业学院轨道交通学院重庆402247

为解决交叉口风险评估未充分考虑驾驶员状态和风险损失的问题,提出了一种综合风险概率和风险损失的风险评估方法。利用熵值法得出基于驾驶员生理信息的风险概率,基于能量转换定理确定直接风险损失,提出环境脆弱度确定间接风险损失;利用... 详细信息

为解决交叉口风险评估未充分考虑驾驶员状态和风险损失的问题,提出了一种综合风险概率和风险损失的风险评估方法。利用熵值法得出基于驾驶员生理信息的风险概率,基于能量转换定理确定直接风险损失,提出环境脆弱度确定间接风险损失;利用聚类算法得到风险损失和风险概率的等级,进而基于风险矩阵得到交叉口风险等级。分析西安市19个交叉口试验数据得出:交叉口风险等级划分为比较安全、一般安全、比较风险和非常风险4个等级,风险等级主要集中在比较风险级别。所提出的基于驾驶员生理信息的交叉口风险评估方法与试验驾驶员的感知相符,准确度达到90%,为驾驶员风险管理提供了新方法。

关键词：交通运输规划与管理生理指标城市交叉口风险评估熵值法 K-means聚类风险

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