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基于改进黏菌算法的机械臂轨迹优化研究

基于改进黏菌算法的机械臂轨迹优化研究

作者：薛梓齐东北电力大学

学位级别：硕士

机器人减少了人工劳动力,降低了生产成本。工业机械臂是机器人家族的一个重要分支,其结合了机械、计算机、人工智能等多个学科及硬件设备。轨迹规划是指考虑实际工作条件中需要人为设定运动轨迹,在考虑速度、加速度等动力学约束和电机... 详细信息

机器人减少了人工劳动力,降低了生产成本。工业机械臂是机器人家族的一个重要分支,其结合了机械、计算机、人工智能等多个学科及硬件设备。轨迹规划是指考虑实际工作条件中需要人为设定运动轨迹,在考虑速度、加速度等动力学约束和电机额定电压约束条件下,尽可能的按照规划的路径进行运动。本文以工业机械臂为研究对象,从最优轨迹问题入手,解决耗时长、能耗高、冲击大等问题。首次应用改进黏菌优化算法,在已知约束条件下,采用多项式插值和样条曲线插值等方法优化轨迹,以达到工业机械臂运行的经济性、稳定性、安全性。首先对工业机械臂进行运动学和动力学建模,采用D-h(Denavit-hartenberg)参数法,得到其运动学正逆解以及雅可比矩阵,分析验证机械臂动力学模型和正逆解准确性;采用Matlab2019b作为主要实验平台,以Ur5机械臂作为参考D-h参数对象。参考关节最大转动量、电机额定功率、最高加速度以及冲击性作为约束,为最优轨迹规划奠定基础。其次,针对黏菌算法进行改进,提出自适应方向因子黏菌算法,解决了假性区域最小跳出缓慢。针对判断迭代时间段参数进行改进,加快了在搜索后期的迭代速度和下降率。对比近年来新提出优化算法对目标函数进行寻优,验证改进自适应方向因子黏菌算法在同一迭代次数搜索中,能够达到最优性能。最后,以能耗和时间最优分别作为性能指标,对多项式和样条曲线进行理论分析。其中包括3次多项式、5次多项式以及贝塞尔曲线。为解决低阶样条曲线不能有效逼近采样点,无法表示出速度约束以及速度高阶导数约束,本研究设计了新型混合插值算法5-7-5次多项式轨迹曲线。在非均匀有理b样条曲线基础上,分析并采用7次非均匀有理b样条曲线(NURbS)。从而保证了关节空间轨迹不突变不会对电机等硬件产生冲击,对其他机械结构造成损坏。利用两种评价指标和两种轨迹曲线,时间最优和能耗最优作为评价条件,保证设备运行的时间最短以及能耗最低。经过验证两种轨迹拥有较高稳定性,能够保证在关节空间和笛卡尔空间内末端执行器和各关节角度变化量符合约束要求。

关键词：轨迹规划多项式插值 NURbS 自适应方向因子黏菌算法

SLC17A9对胶质瘤U251细胞生物学行为的影响及机制研究

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SLC17A9对胶质瘤U251细胞生物学行为的影响及机制研究

作者：齐思贤吉林大学

学位级别：硕士

胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤,在目前的既定模式治疗下,包括最大限度的手术切除、放疗和化疗后,胶质瘤仍然无法根治,总体预后差,长期生存率低。胶质瘤的分子机制研究进展飞快,但是基于胶质瘤的靶向治疗效果有限,并没有显著改善患... 详细信息

胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤,在目前的既定模式治疗下,包括最大限度的手术切除、放疗和化疗后,胶质瘤仍然无法根治,总体预后差,长期生存率低。胶质瘤的分子机制研究进展飞快,但是基于胶质瘤的靶向治疗效果有限,并没有显著改善患者的预后。最近研究发现,SLC17A9在胃癌、结直肠癌、肾癌等多种肿瘤中高表达,且与肿瘤患者的预后不良高度相关。在TCGA数据库中发现SLC17A9在胶质瘤细胞中高表达,但目前SLC17A9在胶质瘤中的作用和机制并不清楚。目的:探究SLC17A9对胶质瘤U251细胞的生物学行为的影响及作用机制,为胶质瘤的临床治疗提供新的理论依据。方法与结果:本研究首先构建低表达SLC17A9的U251稳定转染细胞系,通过q PCR和Western blot进行鉴定。然后利用SLC17A9低表达细胞系与SLC17A9抑制剂Evans blue和DIDS探究SLC17A9对胶质瘤增殖、迁移、侵袭、自噬和替莫唑胺敏感性等方面的影响。***17A9对U251细胞增殖的影响在24孔板中接种SLC17A9低表达细胞系各组细胞,每孔7000个,设置3复孔,间隔24h使用细胞计数板计数,72h后绘制生长曲线。同时在6孔板中接种SLC17A9低表达细胞系各组细胞,每孔3000个,铺设均匀使其逐渐形成单个克隆,14天后用1%结晶紫溶液进行染色并计算克隆数量。直接使用SLC17A9抑制剂Evans blue和DIDS按浓度梯度加入到8000个细胞每孔的96孔板中,培养24h后加入CCK-8试剂进行检测。结果显示,SLC17A9低表达和抑制剂作用下,U251细胞增殖受到抑制。***17A9对U251细胞迁移的影响在6孔板中接种U251细胞,每孔8×10～6个,待细胞贴壁后垂直使用装有10μl枪头的移液器对6孔板底部进行划线,然后加入SLC17A9抑制剂Evans blue和DIDS,每隔24h进行拍照,拍照后计算细胞迁移的距离。同时将SLC17A9低表达系各组细胞按2×10～4个/孔接种于Transwell小室,24h后用4%多聚甲醛进行固定,固定后使用1%结晶紫溶液染色。染色后对Transwell小室进行镜下拍照,对小室底部的迁移细胞进行计数分析。结果显示,SLC17A9低表达和抑制剂作用下,U251细胞迁移受到抑制。***17A9对U251细胞侵袭的影响将SLC17A9低表达细胞系各组细胞按2×10～4个/孔接种于带基质胶的Transwell小室,24h后用4%多聚甲醛固定,固定后使用1%结晶紫溶液染色。结果显示,SLC17A9低表达抑制了U251细胞侵袭。***17A9对U251细胞自噬的影响将U251细胞按2×10～4个/孔接种于24孔板,待细胞贴壁后将LC3b-GFP质粒瞬时转染SLC17A9低表达细胞系和正常细胞系,8h后将瞬时转染的细胞消化离心接种于盖玻片上,次日对细胞进行镜下拍照。同时对正常细胞系加入SLC17A9抑制剂DIDS和Evans blue培养24h后镜下拍照,观察细胞内自噬流形成的情况。此外,Western blot检测SLC17A9抑制剂对U251细胞作用下LC3b蛋白表达情况。结果显示,SLC17A9低表达后和抑制剂作用下,U251细胞自噬受到抑制。***17A9对U251细胞替莫唑胺敏感性的影响在96孔板中接种细胞,设置对照组、替莫唑胺组、SLC17A9低表达组、SLC17A9低表达+替莫唑胺组,Evans blue组、DIDS组、Evans blue联合替莫唑胺组和DIDS联合替莫唑胺组,每孔8000个细胞,设置5复孔,24h后加入CCK-8,使用酶标仪测量OD值。结果显示,SLC17A9低表达细胞系对替莫唑胺的敏感性增强,并且SLC17A9抑制剂与替莫唑胺联用比替莫唑胺的单独使用对胶质瘤细胞的抑制效果更明显。***17A9对U251细胞AMPK表达及磷酸化的影响Western blot检测AMPK蛋白表达及磷酸化情况。结果显示,SLC17A9低表达后,AMPK蛋白表达水平受到抑制,提示SLC17A9可能通过AMPK信号通路调控胶质瘤U251细胞的生物学行为。结论:***17A9对胶质瘤U251细胞的增殖具有促进作用。***17A9对胶质瘤U251细胞的迁移和侵袭具有促进作用。***17A9对胶质瘤U251细胞的自噬具有促进作用。4.降低SLC17A9表达或使用SLC17A9抑制剂能够增强胶质瘤U251细胞对替莫唑胺的敏感性。***17A9可能通过AMPK信号通路调控胶质瘤U251细胞的生物学行为。

关键词： SLC17A9 胶质瘤 U251 增殖侵袭迁移自噬替莫唑胺

通过NiMo氧化物-CoMo氧化物混合物衍生催化剂中的界面相互作用促进甲醇到甲酸盐的电催化氧化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 139-149页

作者：齐宴宾朱以华江宏亮李春忠华东理工大学化工学院超细材料制备与应用教育部重点实验室上海200237 华东理工大学材料科学与工程学院上海多级结构纳米材料工程技术研究中心上海200237

为应对气候与环境变化及适应未来工业生产需求,近年来,h_(2)O,CO_(2)以及有机小分子等的电催化还原或氢化反应受到广泛的关注.但阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学过程导致反应能耗高,限制了其实际应用.近年来,研究人员采用热力学上更有利... 详细信息

为应对气候与环境变化及适应未来工业生产需求,近年来,h_(2)O,CO_(2)以及有机小分子等的电催化还原或氢化反应受到广泛的关注.但阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学过程导致反应能耗高,限制了其实际应用.近年来,研究人员采用热力学上更有利的亲核氧化反应(NOR)代替OER,并与阴极半反应耦合,进而降低总体能耗,同时在阳极获得高附加值产物.其中,设计高效、稳定、易放大制备的催化剂是实现NOR工业化应用的关键.本文采用简便且易于规模化生产的策略制备电催化剂,并用于甲醇氧化反应(MOR).首先,采用沉淀法制备镍钼氧化物水合物和钴钼氧化物水合物;随后,将两种水合物按一定比例物理混合得到MOR催化剂.实验结果表明,混合物中的镍钴两种组分在含有KOh的碱性电解液中快速脱钼并转变为氢氧化物.当混合物中NiMo氧化物与CoMo氧化物的质量比为1:1(记为Ni50Co50-m)时,材料表现出最佳的催化活性.Ni50Co50-m在1 mol L^(–1)KOh+1 mol L^(–1)甲醇电解液中达到100 mA cm^(–2)电流密度仅需约1.51 V施加电位,活性及阳极反应选择性均远远高于单一组分.相比于化学共沉淀法所制备的NiCoMo氧化物,Ni50Co50-m表现出更好的稳定性.为明确混合物催化性能比单一组分材料大幅提高的原因,通过现场原位电化学阻抗谱和工况原位拉曼光谱对单一组分催化剂在服役条件下的反应界面以及催化剂结构演变进行研究.结果表明,单一镍组分催化剂在MOR过程中会被部分氧化为NiOOh,但是由于镍组分导电性很差,电荷转移微弱,因此催化性能较差.单一钴组分催化剂在MOR过程中表面被氧化为CoOOh,OER和MOR均发生在CoOOh表面,但是钴组分的本征活性并不强且对竞争反应OER的选择性较高.通过比较真实混合物(Ni50Co50-m)以及镍钴组分间无接触情况下的原位阻抗谱响应,证明了镍与钴之间存在相互作用.混合物中镍钴组分接触界面间的相互作用包括以下两个方面:一方面,钴组分在一定的外加电压下被氧化为导电良好的CoOOh,其作为混合物中的电荷传输媒介,激活更多的镍位点参与到催化剂的电氧化过程中,增大了Ni^(2+)/Ni^(3+)氧化还原物种的覆盖度,为催化活性物种Oh*的形成提供了更多位点;另一方面,镍钴组分之间的相互作用影响了Ni2+的电氧化行为,Ni^(2+)的氧化电位明显下降,钴组分的引入降低了Ni^(3+)‒O键的电子云密度,使得Oh–向Ni^(3+)位点的亲核进攻变得更加有利,进而促进了Oh*的产生及其与镍位点的紧密结合,从而提高了MOR的活性和选择性.综上,本文通过混合物中镍与钴组分间的界面相互作用提升了催化剂对MOR的催化活性.该混合增强策略同样适用于其他NOR(如乙醇氧化反应、乙二醇氧化反应等)以及其他镍基催化剂(如氢氧化镍、硫化镍).本工作为简便、高效和放大制备NOR催化剂提供了新思路.

关键词：亲核氧化反应电催化甲醇电催化氧化放大制备界面相互作用

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低杂波注入对剥离气球模的作用

物理学报 2024年第9期73卷 204-215页

作者：樊浩陈少永牟茂淋刘泰齐张业民唐昌建四川大学物理学院成都610065 四川大学高能量密度物理及技术教育部重点实验室成都610065

基于bOUT++代码研究了托卡马克高约束模等离子体中低杂波(LhW)注入对边缘台基区剥离气球模(P-b模)线性和非线性特性的影响.模拟中分别考虑了LhW驱动的常规主等离子体电流和刮削层螺旋电流丝(hCF)产生三维扰动磁场对P-b模的作用.线性结... 详细信息

基于bOUT++代码研究了托卡马克高约束模等离子体中低杂波(LhW)注入对边缘台基区剥离气球模(P-b模)线性和非线性特性的影响.模拟中分别考虑了LhW驱动的常规主等离子体电流和刮削层螺旋电流丝(hCF)产生三维扰动磁场对P-b模的作用.线性结果表明,LhW驱动的主等离子体电流通过降低平衡的归一化压强梯度和磁剪切,使得线性环向模谱整体向高模数和低增长率的方向移动.非线性模拟表明,由于线性模谱的展宽,LhW驱动的主等离子体电流对P-b模不同模式具有整体的抑制效果,可以降低边缘局域模(ELM)造成的台基能量损失;LhW驱动hCF产生的三维扰动磁场可以通过增强不同模式之间的耦合,促进主模之外的其他模式增长来降低ELM造成的能量损失.研究发现,hCF产生的三维扰动磁场促进增长的P-b模式集中在较高模数,当P-b模的主导模式远离此模数区间,ELM能量损失降低更明显.研究结果有助于深入理解LhW控制ELM实验中的物理机制.

关键词：磁约束聚变等离子体边缘局域模低杂波剥离气球模

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异常热报告的确认

电化学（中英文） 2024年第2期30卷 46-51页

作者： Steven b.Krivit Melvin h.Miles New Energy Times 369-B 3rd St.#556San RafaelCA94901USA University of La Verne(Retired) 19503rd StLa VerneCA 91750USA

本文首次确认Nathan Lewis及其合作者于1989年5月1日在美国马里兰州巴尔的摩举行的美国物理学会(APS)会议上所犯的关键计算错误。Lewis等人分析了Martin Fleischmann及其合作者报告的9轮实验中的热测量结果,并报告在没有催化复合的情况... 详细信息

本文首次确认Nathan Lewis及其合作者于1989年5月1日在美国马里兰州巴尔的摩举行的美国物理学会(APS)会议上所犯的关键计算错误。Lewis等人分析了Martin Fleischmann及其合作者报告的9轮实验中的热测量结果,并报告在没有催化复合的情况下每轮实验都显示出异常的热功率损失。而本文使用相同的原始数据,经过正确的计算,再次确认每轮实验都显示出异常的功率增益。因此,这些数据意味着可能存在一种能产生能量的新物理现象。

关键词：低能核反应 LENR 超热

Synchronized off-harmonic probe laser with highly variable pulse duration for laser-plasma interaction experiments

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high Power Laser Science and Engineering 2024年第1期12卷 99-107页

作者： J.hornung Y.Zobus h.Lorenté C.brabetz b.Zielbauer V.bagnoud GSI helmholtzzentrum für Schwerionenforschung Gmbh DarmstadtGermany Institut d’Optique UniversitéParis-SaclayPalaiseauFrance Institut für Angewandte Physik Technische Universität DarmstadtDarmstadtGermany

This paper presents the development and experimental utilization of a synchronized off-harmonic laser system designed as a probe for ultra-intense laser±plasma interaction experiments. The system exhibits a novel seed-generation design,allowing for a variable pulse duration spanning over more than three orders of magnitude, from 3.45 picoseconds to 10 nanoseconds. This makes it suitable for various plasma diagnostics and visualization techniques. In a side-view configuration, the laser was employed for interferometry and streaked shadowgraphy of a laser-induced plasma while successfully suppressing the self-emission background of the laser±plasma interaction, resulting in a signal-to-self-emission ratio of 110 for this setup. These properties enable the probe to yield valuable insights into the plasma dynamics and interactions at the PhELIX facility and to be deployed at various laser facilities due to its easy-to-implement design.

关键词： interferometry laser-plasma interaction off-harmonic probe laser streaked shadowgraphy

增材制造Ti6Al4V合金的闪速等离子体电解氧化与在生理介质中的电化学行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1150-1166页

作者： h.MORA-SANChEZ C.RAMOS M.MOhEDANO b.TORRES R.ARRAbAL E.MATYKINA Departamento de Ingeniería Química y de Materiales Facultad de Ciencias QuímicasUniversidad Complutense de Madrid28040 MadridSpain CIDETEC Basque Research and Technology Alliance(BRTA)Po.Miramón 19620014 Donostia-San SebastiánSpain Departamento Matemática Aplicada Ciencia e Ingeniería de Materiales y Tecnología ElectrónicaUniversidad Rey Juan CarlosC/Tulipán s/nMóstoles 28933MadridSpain

研究激光粉末床熔融增材制造(AM)(又称直接金属激光烧结)技术制备的Ti6Al4V合金等离子体电解氧化(PEO)处理及其电化学行为。通过短时间(<120 s)PEO处理(也称闪速PEO),在AM合金和传统合金表面制备了3~10μm厚、含Ca和P的涂层。然后在改... 详细信息

研究激光粉末床熔融增材制造(AM)(又称直接金属激光烧结)技术制备的Ti6Al4V合金等离子体电解氧化(PEO)处理及其电化学行为。通过短时间(<120 s)PEO处理(也称闪速PEO),在AM合金和传统合金表面制备了3~10μm厚、含Ca和P的涂层。然后在改良的α-MEM溶液中,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)评估了合金的电化学行为。与传统合金相比,AM合金中形成了细小的层片状α显微组织和层间小尺寸的β相颗粒,这促使了火花的产生,从而促进了PEO涂层的生长。闪速PEO涂层提高了传统合金和AM合金的耐腐蚀性,最薄的涂层(<3μm)提供了高达3倍的保护。AM Ti6Al4V由于其高的晶界密度,易受局部缝隙腐蚀的影响。而即使短至35 s的闪速PEO处理也足以成功避免这种情况。

关键词：增材制造激光粉末床熔融等离子体电解氧化闪速PEO 钛缝隙腐蚀 α-MEM

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不同剂量重组人脑利钠肽对老年急性前壁ST段抬高型心肌梗死患者心肌功能的影响

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中国老年学杂志 2024年第20期 4881-4884页

作者：梁佳佳陆齐徐燕沈琦博南通大学医学院南通大学附属启东医院南通大学附属医院

目的探讨不同剂量重组人脑利钠肽对老年急性前壁ST段抬高型心肌梗死患者心肌功能的影响。方法将99例老年急性前壁ST段抬高型心肌梗死患者按用药剂量的不同分为小剂量组32例、中剂量组34例和高剂量组33例，3组均进行经皮冠状动脉介入(P... 详细信息

目的探讨不同剂量重组人脑利钠肽对老年急性前壁ST段抬高型心肌梗死患者心肌功能的影响。方法将99例老年急性前壁ST段抬高型心肌梗死患者按用药剂量的不同分为小剂量组32例、中剂量组34例和高剂量组33例，3组均进行经皮冠状动脉介入(PCI),均给予患者重组人脑利钠肽(rh-bNP)1.5μg/kg进行静脉推注后，给予小剂量组0.005 0μg/(kg·min)、中剂量组0.007 5μg/(kg·min)、高剂量组0.010 0μg/(kg·min)静脉泵注72 h。比较3组治疗前后心率、血压[收缩压(SbP)、舒张压(DbP)]、b型利钠肽原(probNP);心肌功能[左室收缩末内径(LVESD)、左室舒张末内径(LVEDD)、左心室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(LVFS)];心肌损伤标志物包括肌钙蛋白(cTn)T、肌红蛋白(Myo)及肌酸激酶同工酶(CK-Mb),分析临床疗效并观察各组治疗后不良反应发生情况。结果治疗后，与小剂量组相比，中、高剂量组心率、SbP、DbP、probNP与LVESD、LVEDD和cTnT、Myo、CK-Mb水平下降，LVEF、LVFS水平上升，且高剂量组指标水平变化较为显著，差异均有统计学意义(P0.05)。结论相较于小剂量与中剂量，高剂量rh-bNP可以更有效地减慢心率，降低血压，改善心功能，减轻心肌损伤。

关键词：重组人脑利钠肽急性前壁ST段抬高型心肌梗死心肌功能

黄芪-丹参通过PI3K/Akt/mTOR通路调控自噬改善大鼠急性肺损伤

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中国中药杂志 2024年第12期49卷 3295-3301页

作者：秦丽栾振先李敏向盈齐小荣中国人民解放军总医院第六医学中心中医医学部北京100853

研究黄芪-丹参对急性肺损伤(ALI)大鼠肺组织中磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶b(Akt)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路和自噬水平的影响。将SD雄性大鼠50只随机分成假手术组、模型组、自噬抑制组、自噬诱导组、黄芪丹参组。除假手术组大... 详细信息

研究黄芪-丹参对急性肺损伤(ALI)大鼠肺组织中磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶b(Akt)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路和自噬水平的影响。将SD雄性大鼠50只随机分成假手术组、模型组、自噬抑制组、自噬诱导组、黄芪丹参组。除假手术组大鼠行气管内滴注生理盐水,其余各组均滴注脂多糖(LPS)5 mg·kg^(-1)制备ALI模型;造模手术前7 d,黄芪丹参组大鼠每天予以中药5 g·kg^(-1)灌胃给药,自噬抑制组、自噬诱导组大鼠每天分别予以氯喹10 mg·kg^(-1)、雷帕霉素15 mg·kg^(-1)腹腔注射给药;于LPS造模24 h后收集标本,观察肺组织病理学,测定肺湿重/干重比值、支气管肺泡灌洗液(bALF)中乳酸脱氢酶(LDh)活性和总蛋白浓度,Western blot检测微管相关蛋白1轻链-3(LC3)、beclin-1、p62、PI3K、Akt、mTOR蛋白的表达。结果显示,与假手术组相比,模型组大鼠肺组织病理学评分、肺湿重/干重比值、bALF中LDh活性和蛋白浓度均明显升高,自噬抑制组均进一步升高,而自噬诱导组、黄芪丹参组较模型组降低;且黄芪-丹参能够促进ALI大鼠肺组织中LC3-Ⅱ和beclin-1蛋白表达,减少p62表达,以及抑制p-PI3K、p-Akt、p-mTOR蛋白表达。以上结果提示,黄芪-丹参能够减轻LPS诱导的ALI大鼠肺组织损伤和肺水肿,作用机制与其下调PI3K/Akt/mTOR信号通路从而增强自噬有关。

关键词：急性肺损伤黄芪丹参自噬 PI3K/Akt/mTOR信号通路