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基于外力矩观测器的机器人碰撞检测

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 84-92页

作者：张铁陈亿杰邹焱飚华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510460

碰撞检测技术可以降低设备损坏和人身伤害的几率,在现代化的人机协作生产中起着重要的作用。实现免外力矩传感器的碰撞检测需要准确地估计工业机器人受到碰撞时的关节外力矩。然而,动力学模型的参数辨识误差以及电机电流的测量误差等因... 详细信息

碰撞检测技术可以降低设备损坏和人身伤害的几率,在现代化的人机协作生产中起着重要的作用。实现免外力矩传感器的碰撞检测需要准确地估计工业机器人受到碰撞时的关节外力矩。然而,动力学模型的参数辨识误差以及电机电流的测量误差等因素会影响外力矩估计的准确性。为了解决这些问题,本文设计了一种扰动卡尔曼滤波外力矩观测器。该观测器基于扰动原理将外部碰撞等效的外力矩作为扰动项,并定义关节扰动模型。同时,引入机器人的广义动量构建状态空间方程。考虑到动力学模型的参数辨识以及电机电流的测量存在误差,基于卡尔曼滤波算法进行迭代估计,从而得到最优的外力矩观测值。为了提高碰撞检测的灵敏度,本文提出了一种随关节速度变化的时变对称阈值函数,用于实现碰撞检测。该方法可以根据关节速度的变化调整阈值,以适应不同工作速度下的外力矩观测值。实验结果表明,与广义动量观测器相比,所提出的观测器在外力矩估计的整体精度上提高了52.03%。为了验证所提方法的有效性,本文利用6自由度串联关节型工业机器人进行了碰撞检测实验。实验结果显示,相比于静态阈值,采用时变阈值的方法缩短了58.06%的检测延时,从而可以提高碰撞检测的灵敏度,更有利于工业机器人的安全操作和碰撞防护。

关键词：工业机器人碰撞检测外力矩观测器时变阈值

反向传播-人工神经网络在辐照黑椒牛肉品质预测中的应用

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食品科学 2024年第8期45卷 228-237页

作者：游云黄晓霞肖斯立刘巧瑜蓝碧锋胡昕吴俊师杨娟曾晓房仲恺农业工程学院轻工食品学院广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室农业农村部岭南特色食品绿色加工与智能制造重点实验室现代农业工程创新研究院广东广州510225 广东省工业钴-60伽玛射线应用工程技术研究中心广东广州511400 广州皇上皇集团股份有限公司广东广州510170

为探究不同辐照处理对贮藏过程中黑椒牛肉品质变化的影响,建立基于理化指标的多种品质预测模型。3~4 kGy的辐照剂量能够有效延缓黑椒牛肉在贮藏过程中的汁液流失、脂质氧化和蛋白质降解,保持其硬度和微观结构,在一定程度上增加呈鲜味(A... 详细信息

为探究不同辐照处理对贮藏过程中黑椒牛肉品质变化的影响,建立基于理化指标的多种品质预测模型。3~4 kGy的辐照剂量能够有效延缓黑椒牛肉在贮藏过程中的汁液流失、脂质氧化和蛋白质降解,保持其硬度和微观结构,在一定程度上增加呈鲜味(Asp)和甜味(Gly、Ala、Ser)游离氨基酸的含量。以辐照黑椒牛肉的汁液流失率、硫代巴比妥酸反应产物值、总挥发性盐基氮值、原肌球蛋白条带强度比率、肌球蛋白重链条带强度比率和总游离氨基酸含量为输入变量,优化了反向传播-人工神经网络(backpropagation-artificial neural network,BP-ANN)模型。训练函数为ReLU函数,隐藏层神经元个数为14个,迭代次数100次。结果表明,6-14-6 BP-ANN模型可以较好地预测辐照黑椒牛肉的品质变化,该模型在预测辐照肉制品的多种品质方面具有很大潜力。

关键词：黑椒牛肉 ^(60)Co-γ射线品质反向传播-人工神经网络预测模型

深中通道锚碇上方大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及吊具设计

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桥梁建设 2024年第1期54卷 140-147页

作者：孙悦楠黄利航阮家顺向晋华深中通道管理中心广东中山528400 武船重型工程股份有限公司湖北武汉430415

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码... 详细信息

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码头船运至中铁南方基地码头吊装卸船,转运后再由“天一号”运架一体船取梁。根据中铁南方基地码头2台2000 t龙门吊情况,进行大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及配套吊具设计。对单钩单梁、双钩单梁、双钩双梁3种吊装卸船方案进行分析,考虑经济性和操作便利性,选择双钩双梁方案。根据吊装需要,设计4套相同的吊具(主要由扁担梁、销轴、绳轮、绳圈和卸扣等组成),110 m和86.1 m大节段钢箱梁分别设置16套和12套吊点,每根扁担梁下设4个吊耳。采用MIDAS软件建立钢箱梁及扁担梁整体模型,分析钢箱梁、吊具及连接构件的力学性能。结果表明:钢箱梁、钢箱梁吊耳及连接螺栓、扁担梁、扁担梁吊耳及销轴的受力均满足规范要求。设计的吊具已成功应用于20片大节段钢箱梁的吊装卸船施工。

关键词：连续钢箱梁桥大节段钢箱梁吊装卸船双钩双梁方案扁担梁吊具设计有限元法

Direct xPU:一种新型节点间通信优化的分布式异构计算架构

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计算机研究与发展 2024年第6期61卷 1388-1400页

作者：李仁刚王彦伟郝锐肖麟阁杨乐杨广文阚宏伟清华大学计算机科学与技术系北京100084 浪潮(北京)电子信息产业有限公司北京100085 广东浪潮智慧计算技术有限公司广州510623

人工智能大模型应用的爆发式增长,使得难以依靠单一节点、单一类型的算力实现应用的规模部署,分布式异构计算成为主流选择,而节点间通信成为大模型训练或推理过程中的主要瓶颈之一.目前,主要由GPU,FPGA等头部芯片厂商所主导的各种计算... 详细信息

人工智能大模型应用的爆发式增长,使得难以依靠单一节点、单一类型的算力实现应用的规模部署,分布式异构计算成为主流选择,而节点间通信成为大模型训练或推理过程中的主要瓶颈之一.目前,主要由GPU,FPGA等头部芯片厂商所主导的各种计算架构的节点间通信方案还存在一些问题.一方面,为了追求极致的节点间通信性能,一部分架构选择使用协议简单而可扩展性差的点对点传输方案.另一方面,传统的异构计算引擎(例如GPU)虽然在内存、计算管线等算力要素方面独立于CPU,但在通信要素方面却缺少专属的网络通信设备,需要完全或部分借助于CPU通过PCIe等物理链路来处理异构计算引擎与共享网络通信设备之间的通信.所实现的Direct xPU分布式异构计算架构,使得异构计算引擎在算力要素和通信要素两方面均具有独立的、专属的设备,实现了数据的零拷贝,并进一步消除了节点间通信过程中处理跨芯片传输数据所带来的能耗和延迟.测试结果表明,Direct xPU取得了与追求极致的节点间通信性能的计算架构相当的通信延迟,带宽接近物理通信带宽的上限.

关键词：节点间通信 FPGA GPU RDMA 零拷贝

基于注意力机制优化的BiLSTM珠江口水质预测模型

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环境科学 2024年第6期45卷 3205-3213页

作者：陈湛峰李晓芳广东省生态环境监测中心广州510308

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模... 详细信息

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模型应用于珠江8个入海口水质预测,开展预测性能试验、泛化能力试验和特征参数扩展性试验.结果表明:①新模型在珠海大桥水质预测取得了较高的预测精度,预测值与实测值的均方根误差RMSE为0.0041 mg·L^(-1),决定系数R^(2)为98.3%.与Multi-Bi LSTM、Multi-LSTM、Bi LSTM和LSTM对比,表明新模型预测精度最高,验证了模型的精准性.②训练样本数量和预测步数均对模型预测精度产生影响,模型预测精度随着训练样本的增加而提升,海珠大桥断面总磷预测时,240组以上训练样本可获得较高预测精度;增加预测步数,会使模型预测精度迅速下降,预测步数大于5步时无法保障模型预测的可靠性.③将新模型应用于珠江8个入海口不同水质指标预测,预测结果均取得较高精度,模型具有较强的泛化能力;输入对象断面预测指标相关联的上游来水、降雨量等特征参数,能够提高模型预测精度.通过多方面多次试验,结果表明新模型能够较好地满足珠江口水质预测精度、适用性和扩展性要求,为复杂水动力环境水体水质高精度预测进行了新的探索.

关键词：特征注意力机制时间注意力机制 BiLSTM模型 LSTM模型珠江口水质预测

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基于公证人机制的水产品跨链交易模型研究

农业机械学报 2024年第6期55卷 262-271页

作者：邹一波景虎陈明葛艳王文娟上海海洋大学信息学院上海201306 农业农村部渔业信息重点实验室上海201306

随着水产品交易规模的扩大,区块链技术在产品溯源和数据共享方面得到广泛的应用,但不同企业内或同一供应链内的不同环节构建的区块链之间数据无法有效交互和共享,致使信息孤岛问题依然存在。因此提出了基于公证人机制的水产品跨链交易模... 详细信息

随着水产品交易规模的扩大,区块链技术在产品溯源和数据共享方面得到广泛的应用,但不同企业内或同一供应链内的不同环节构建的区块链之间数据无法有效交互和共享,致使信息孤岛问题依然存在。因此提出了基于公证人机制的水产品跨链交易模型,旨在实现水产品不同环节之间的跨链交易,解决单点故障问题,并提升交易效率。同时针对水产品跨链交易业务特点,提出两阶段跨链交易流程,完善交易错误处理机制,从而解决跨链交易过程中的数据一致性、原子性需求,并基于Hyperledger Fabric平台构建系统原型。实验结果表明,在交易量较大的情况下,交易平均成功率高于99%,平均延迟时间为0.21s左右,模型在保证交易安全性的前提下,满足了水产品区块链跨链交易需求。

关键词：公证人机制水产品跨链交易模型区块链

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超薄超短物像距高分辨率检测成像系统设计与试验

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中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 61-68页

作者：李延伟伍雁雄陈太喜魏浩东谢新旺董雷岗李骏驰李建杰季华实验室广东佛山528000 佛山科学技术学院广东佛山528000 沈阳芯源微电子设备股份有限公司辽宁沈阳110168

为缩短12寸晶圆检测成像系统的轴向和径向尺寸,提出一种小角度棱镜折转光路与超短物像距镜头相结合的解决方法。设计优于1/12λ(λ=632.8 nm)面形精度的小角度棱镜折转光路,实现照明系统与成像镜头的水平布置,径向尺寸仅为80 mm,在保证... 详细信息

为缩短12寸晶圆检测成像系统的轴向和径向尺寸,提出一种小角度棱镜折转光路与超短物像距镜头相结合的解决方法。设计优于1/12λ(λ=632.8 nm)面形精度的小角度棱镜折转光路,实现照明系统与成像镜头的水平布置,径向尺寸仅为80 mm,在保证不影响系统成像质量的前提下,极大地降低了整个系统的径向尺寸,同时也实现了12°的小角度明场照明。设计放大倍率为0.264的对称混合型光学系统,采用纯球面系统获得较大成像视场,像高为81.92 mm,物像距仅为392.5 mm,极大地降低了整个系统轴向尺寸。设计结果表明,整个成像系统全视场平均光学传递函数优于0.4@100l p/mm,相对畸变优于0.03%,像面照度均匀性全视场优于50%。实际测试结果表明:全视场实际成像分辨率优于18.88μm,达到了系统极限分辨率;全视场像面照度均匀性为43.3%,满足均匀性优于40%的研制要求。研究结果表明本文提出的超薄超短物像距高分辨率检测成像系统合理、有效,解决了12寸晶圆检测成像系统空间尺寸压缩的难题,并降低了研制成本,为后续近距离大尺寸物体检测成像系统的研制提供参考依据。

关键词：棱镜物像距对称混合型光学系统像面照度均匀性

深中通道中山大桥主桥超宽大节段钢箱梁吊装匹配技术

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桥梁建设 2024年第1期54卷 8-15页

作者：宋神友李小祥鲁立涛刘健朱超宇深中通道管理中心广东中山528400 上海同济检测技术有限公司上海200092

深中通道中山大桥主桥为主跨580 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用流线型扁平钢箱梁,梁宽46 m(含风嘴),主梁共划分69个节段,标准段长18 m、最大吊重约429 t,采用桥面吊机双悬臂吊装。由于钢箱梁节段自重大、宽度较大、横桥向竖向刚... 详细信息

深中通道中山大桥主桥为主跨580 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用流线型扁平钢箱梁,梁宽46 m(含风嘴),主梁共划分69个节段,标准段长18 m、最大吊重约429 t,采用桥面吊机双悬臂吊装。由于钢箱梁节段自重大、宽度较大、横桥向竖向刚度较小等,在桥面吊机悬臂吊装过程中,会出现钢箱梁匹配面高差过大(最大约63 mm)的问题。为解决该问题,实现梁段精确匹配安装,提出3种钢箱梁吊装匹配方案:“门架+拉索”方案、“牛腿反力架”方案、“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。经有限元仿真分析综合比选,最终选择“一字梁锁定+C形焊缝+部分张拉斜拉索”方案。该方案以箱梁竖腹板为定位点,提前焊接一字梁,采用法兰连接后锁定待拼梁段,部分焊接拼接面内箱梁形成C形焊缝;通过提前挂索并张拉部分斜拉索,减小匹配面已拼梁段横桥向竖向变形,达到箱梁匹配要求。施工中采取了匹配高差调节、局部应力控制、拼接缝宽控制等关键技术,最终将该桥钢箱梁匹配面高差减小至9.8 mm以内,钢箱梁局部应力可控,斜拉索初张过程中钢箱梁应力增量小于10 MPa,且各箱梁节段拼接缝宽可控制在1 cm以内。

关键词：斜拉桥流线型扁平钢箱梁双悬臂架设吊装匹配匹配面高差方案比选有限元法施工技术

配电物联网云边协同系统计算资源双目标优化配置方法

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 112-119页

作者：屈径刘文泽蔡泽祥岑伯维胡凯强刘媛媛华南理工大学电力学院广东广州510641

云边协同系统能够支持计算资源弹性扩展,适应配电物联网技术的需求。针对云边协同系统的计算资源配置问题,刻画了云边协同系统的计算资源,建立了计算业务模型,提出了批量计算业务的业务超时系数以对系统效果进行定量评价。基于上述模型... 详细信息

云边协同系统能够支持计算资源弹性扩展,适应配电物联网技术的需求。针对云边协同系统的计算资源配置问题,刻画了云边协同系统的计算资源,建立了计算业务模型,提出了批量计算业务的业务超时系数以对系统效果进行定量评价。基于上述模型,以最小化云边协同系统开销和最小化业务超时系数为目标,建立了考虑云边互动的计算资源优化配置双目标规划模型,并采用改进差分进化算法得到帕累托前沿。基于仿真算例讨论了不同双目标处理方法、通信质量、并发业务规模等对所提计算资源配置方法的影响。

关键词：配电物联网计算资源配置云边协同系统双目标规划差分进化算法