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A Telepresence-Guaranteed Control Scheme for Teleoperation Applications of Transferring Weight-Unknown Objects

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IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2022年第6期9卷 1015-1025页

作者： jinfei hu Zheng Chen Xin Ma Han Lai Bin Yao State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027China IEEE Ocean College Zhejiang UniversityZhoushan 316021 the State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027 Ocean Research Center of Zhoushan Zhejiang UniversityZhoushan 316021China School of Engineering Technology Purdue UniversityWest LafayetteIN 47907 USA Department of Mechanical and Automation Engineering The Chinese University of Hong KongHong Kong 999077China School of Mechanical Engineering Purdue UniversityWest LafayetteIN 47907 USA

Currently,most teleoperation work is focusing on scenarios where slave robots interact with unknown ***,in some fields such as medical robots or rescue robots,the other typical teleoperation application is precise object ***,the object’s weight is unknown yet essential for both accurate control of the slave robot and intuitive perception of the human ***,due to high cost and limited installation space,it is unreliable to employ a force sensor to directly measure the ***,in this paper,a control scheme free of force sensor is proposed for teleoperation robots to transfer a weight-unknown object *** this scheme,the workspace mapping between master and slave robot is firstly established,based on which,the operator can generate command trajectory on-line by operating the master ***,a slave controller is designed to follow the master command closely and estimate the object’s weight rapidly,accurately and robust to unmodeled ***,for the sake of telepresence,a master controller is designed to generate force feedback to reproduce the estimated weight of the *** the end,comparative experiments show that the proposed scheme can achieve better control accuracy and telepresence,with accurate force feedback generated in only 500 ms.

关键词： Adaptive robust control teleoperation telepresence transparency weight estimation

DGOA:基于动态图和偏移注意力的点云上采样

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图学学报 2024年第1期45卷 219-229页

作者：韩亚振尹梦晓马伟钊杨诗耕胡锦飞朱丛洋广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 广西多媒体通信与网络技术重点实验室广西南宁530004

由三维扫描设备直接得到的点云经常是稀疏、不均匀、有噪声的,因而点云上采样在点云重建、渲染等领域扮演了越来越关键的角色。为此提出了一种新的基于动态图和偏移注意力的点云上采样网络DGOA,主要包含局部特征提取(LFE)、全局特征提取... 详细信息

由三维扫描设备直接得到的点云经常是稀疏、不均匀、有噪声的,因而点云上采样在点云重建、渲染等领域扮演了越来越关键的角色。为此提出了一种新的基于动态图和偏移注意力的点云上采样网络DGOA,主要包含局部特征提取(LFE)、全局特征提取(GFE)和坐标重建(CR)3个模块。LFE采用多层结构提取邻域信息,每层基于特征相似性构建动态图,可以在特征空间自适应的将点云分组,增大感受野,获得长距离的语义信息,更好的建模点云的局部几何形状。GFE采用基于拉普拉斯算子的偏移注意力使每个点都能获得点云的全局信息,使生成点云的细节与原始点云一致,减少噪声的影响。CR借鉴FoldingNet操作,避免生成点的聚集。此外,整个网络与输入点云中点的顺序无关,具有置换不变性。在多个数据集的定量与定性实验结果表明,该方法优于其他方法,并且具有良好的泛化性和稳定性。

关键词：点云点云上采样动态图偏移注意力深度学习

基于UAV-SfM方法的黄土高原砒砂岩区侵蚀监测算法比较

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水土保持学报 2024年第3期38卷 91-100页

作者：刘益麟李朋飞李豆胡晋飞白晓严露丹杨西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054

[目的]为比较地形变化监测算法在黄土高原砒砂岩区的适用性。[方法]以皇甫川流域特拉沟一支沟为研究对象,采用无人机摄影测量技术获取2022年7月至2023年3月影像,结合SfM技术生成三维点云数据,比较分析[digital elevation model of diffe... 详细信息

[目的]为比较地形变化监测算法在黄土高原砒砂岩区的适用性。[方法]以皇甫川流域特拉沟一支沟为研究对象,采用无人机摄影测量技术获取2022年7月至2023年3月影像,结合SfM技术生成三维点云数据,比较分析[digital elevation model of difference(DoD)、cloud to cloud(C2C)、cloud to mesh(C2M)、multiscale model to model cloud comparison(M3C2)]等4种算法的侵蚀产沙监测精度,并分析点云密度变化对各方法精度的影响。[结果](1)4种常用算法在空间上都能监测到大幅度地表变化。其中,以M3C2算法的结果最优,线性拟合结果最好(R^(2)=0.953,p<0.01),且综合误差最小(MAE=0.0161 m,MRE=3.37%,RMSE=0.0194 m),C2M算法其次,DoD算法再次,而C2C算法结果最差。(2)通过比较,DoD算法仅适用于平坦区域的快速检测,坡度陡峭的区域监测侵蚀沉积量存在高估的现象。(3)M3C2和C2C算法对点云密度变化敏感,而C2M和DoD受点云密度变化影响较小。[结论]研究结果可为黄土高原砒砂岩地区基于UAV-SfM的侵蚀产沙监测方法的选择提供参考。

关键词： SfM 地形变化监测算法点云密度侵蚀监测黄土高原砒砂岩地区

基于三维地形扫描的坡沟系统侵蚀产沙监测方法对比

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水土保持研究 2024年第4期31卷 75-85页

作者：李朋飞王锦博张晓晨胡晋飞刘立峰高健健党恬敏西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站陕西榆林719000 黄河流域水土保持生态环境监测中心西安710021

[目的]阐明不同算法在坡面侵蚀监测中的精度和适用性,进而为土壤侵蚀过程监测算法的选择和构建提供参考。[方法]于黄土丘陵沟壑区典型流域同一自然坡面建立5个小区进行径流冲刷试验,以TLS三维点云数据为基础,通过DEM of difference(DoD)... 详细信息

[目的]阐明不同算法在坡面侵蚀监测中的精度和适用性,进而为土壤侵蚀过程监测算法的选择和构建提供参考。[方法]于黄土丘陵沟壑区典型流域同一自然坡面建立5个小区进行径流冲刷试验,以TLS三维点云数据为基础,通过DEM of difference(DoD)、Cloud to Cloud(C2C)、Cloud to Mesh/Model(C2M)和Multiscale Model to Model Cloud Comparison(M3C2)等方法计算侵蚀产沙量,并分析了不同算法对于侵蚀产沙的监测差异。[结果]不确定性分析结果表明:M3C2平均不确定性最小,C2C,C2M次之,DoD最大。产沙结果表明:大流量(85,70,55 L/min)下,4种算法单场次和累计场次产沙量与实测产沙量之间有显著的线性关系(R 2>0.62,p0.91,p<0.05),DoD表现最优。侵蚀沉积空间分布特征表明:C2C,M3C2和DoD均能反映梁峁坡和沟谷坡侵蚀发展经历的两个阶段(快速发育和稳定发育),其中M3C2能够检测到细微的地形变化,但在TLS扫描盲区,M3C2由于在法线方向上未找到对应点会出现“空洞”。[结论]M3C2算法更适合监测复杂三维地形,但在扫描盲区仍会失效,未来应改进算法,有助于应对更加复杂和剧烈的地形变化。

关键词：三维激光扫描地形变化监测误差分析黄土高原

Experimental Study on High Power and Efficiency Fiber Amplifier Module

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Chinese Journal of Lasers 1997年第1期B6卷 53-56页

作者： CHEN Haijuan LI Hong ZHANG Heyong MAO Qinghe YANG Xianglin(Dept. Electronics Engineering,Southeast University ,Nanjing 210096,China)DAI Kangqin hu jinfei GU Zhenan(Dept. Quantz, Chinese Research Insitute of Building Materials,Beijing 100024, China) Southeast Univ Nanjing China

High output power erbium-doped fibcr amplifier module is reported by using lightly doped Er/Ge/Al fiber as the amplifying media and 1. 48μm bidirectional laser pumping configuration, the small signal gain of 33dB, hi... 详细信息

关键词： fiber amplifier module output power

复杂地形中机载LiDAR点云构建DEM的插值算法对比

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农业工程学报 2021年第15期37卷 146-153页

作者：李朋飞张晓晨严露胡晋飞李豆丹杨西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054

机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)可快速、高效的获取大范围地形信息,已成为高精度地形建模的重要数据获取手段。然而,针对复杂地形的机载LiDAR点云构建数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的插值误差研究缺乏,... 详细信息

机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)可快速、高效的获取大范围地形信息,已成为高精度地形建模的重要数据获取手段。然而,针对复杂地形的机载LiDAR点云构建数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的插值误差研究缺乏,严重限制了其在土壤侵蚀、开采沉陷等地表过程研究中的应用。该研究基于黄土高塬沟壑区典型地形的机载LiDAR数据,对比了反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)、克里金(Kriging)、样条函数(Spline)、自然邻域(Natural Neighbor,NN)、趋势面(Trend)、不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)等插值算法的插值误差。首先优选了IDW、Kriging、Spline、Trend等4种算法的关键参数,其次分析了不同点云密度和地形下IDW、Kriging、Spline、NN、TIN等5种算法的插值误差及其空间分布。结果表明:1)IDW最优插值参数为权指数1和搜索点数12,Kriging为无方向、高斯函数和搜索点数12,Spline为规则样条函数和搜索点数32,Trend误差达米级,不适用于地形复杂区域。2)当点云密度较小时(1~19点/m^(2)),IDW、Kriging、NN、TIN4种插值方法较为准确地描述地形。当点云密度较大时(39~77点/m^(2)),各个插值方法的DEM空间分布差异不大。3)针对黄土高塬沟壑区复杂地形区域,点云密度越大,DEM的误差越小。陡坡区域DEM的平均绝对误差明显高于缓坡区域,随着点云密度增大,陡坡区域误差明显减小,而缓坡区域变化较小。当点云密度较小时(1~19点/m^(2)),缓坡和陡坡最优插值插值方法分别为NN和TIN;当点云密度较大时(39~77点/m^(2)),缓坡和陡坡最优插值方法均为Spline。研究结果可为机载LiDAR用于地形复杂区域的高精度地形建模与地表过程研究提供依据。

关键词：激光雷达 DEM 插值算法复杂地形黄土高原

基于IGWO优化VMD的轴承早期故障诊断方法

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煤矿机械 2022年第9期43卷 184-187页

作者：徐旺胡金飞浙江海洋大学海洋工程装备学院浙江舟山316022 浙江海洋大学国家海洋设施养殖工程技术研究中心(创新应用研究院) 浙江舟山316022

为了准确提取轴承早期故障特征,提出了一种基于改进灰狼算法(IGWO)优化变分模态分解(VMD)的轴承早期故障诊断方法。该方法通过在传统灰狼算法(GWO)中融合鲸鱼算法的搜索理论,提高了传统GWO的全局搜索能力。在优化过程中将各个模态分量... 详细信息

为了准确提取轴承早期故障特征,提出了一种基于改进灰狼算法(IGWO)优化变分模态分解(VMD)的轴承早期故障诊断方法。该方法通过在传统灰狼算法(GWO)中融合鲸鱼算法的搜索理论,提高了传统GWO的全局搜索能力。在优化过程中将各个模态分量的互信息与峭度进行有机结合生成加权互信息,作为优化目标函数。通过优化获得VMD最优参数并对信号进行VMD分解,提取出峭度最大的模态进行包络解调分析。与GWO-VMD、经验模态分解(EMD)进行对比,证明所提出的方法在强背景噪声下提取早期故障特征具有明显的优势。

关键词： VMD IGWO 鲸鱼算法加权互信息轴承早期故障

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佳芦河流域生态治理影响下的水沙关系变化

中国水土保持科学 2020年第4期18卷 53-61页

作者：连秋晗田鹏赵广举穆兴民胡晋飞姜泓旭西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

河流水沙关系是反映流域水文循环及土壤侵蚀过程的主要指标。以黄土丘陵沟壑区佳芦河流域为研究区,基于水文方法在年尺度和小时间(次洪水)尺度上分析流域综合治理前后径流和输沙关系变化特征以及对流域治理的响应。结果表明:1)1972年为... 详细信息

河流水沙关系是反映流域水文循环及土壤侵蚀过程的主要指标。以黄土丘陵沟壑区佳芦河流域为研究区,基于水文方法在年尺度和小时间(次洪水)尺度上分析流域综合治理前后径流和输沙关系变化特征以及对流域治理的响应。结果表明:1)1972年为佳芦河流域径流输沙发生明显突变的转折年。2)与基准期(1957—1972年)相比,治理期(1973—2014年)的径流与输沙之间关系在年尺度和次洪水尺度上均发生了显著变化,且径流输沙均显著减少。3)次洪水尺度上,流域临界径流深为6 mm,低于该值,水沙关系离散,反之水沙关系相对稳定;当降雨量3 h时,治理期的水沙关系与基准期相比发生显著变化。该流域在年尺度和次洪水尺度上水沙关系变化显著的主要原因是水土流失综合治理造成的,并且对中低降雨量、中低降雨强度和中长历时降雨的次洪水过程产流产沙有显著减少的效果。

关键词：水沙关系水土保持流域治理黄土丘陵沟壑区佳芦河流域

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花生壳固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能

石油化工 2009年第3期38卷 240-243页

作者：吴云李彪胡金飞陈俊年郑新生文利柏华中农业大学理学院应用化学系湖北武汉430070

以花生壳为原料制备了碳基固体酸催化剂,考察了磺化温度、磺化时间、浓硫酸与花生壳的质量比等制备条件对固体酸酸度的影响;用扫描电子显微镜、热重分析、傅里叶变换红外光谱对固体酸进行了表征;评价了固体酸在乙酸与乙醇的酯化反应中... 详细信息

以花生壳为原料制备了碳基固体酸催化剂,考察了磺化温度、磺化时间、浓硫酸与花生壳的质量比等制备条件对固体酸酸度的影响;用扫描电子显微镜、热重分析、傅里叶变换红外光谱对固体酸进行了表征;评价了固体酸在乙酸与乙醇的酯化反应中的催化活性。实验结果表明,在磺化温度85℃、磺化时间3h、浓硫酸与花生壳质量比15的条件下制备的固体酸的酸度为2.045 0mmol/g,具有较好的催化活性。使用该固体酸催化剂,在乙醇与乙酸的摩尔比为2.05、反应温度70℃、催化剂与乙酸的质量比为0.045、反应时间3.5h的条件下,乙酸转化率达74.8%。

关键词：花生壳磺化固体酸催化剂酯化反应