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基于视觉的仿人机器人自主抓取研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 53-61页

作者：张续冲杨俊华南理工大学设计学院广东广州510006

随着机器人技术的发展,仿人机器人在多个领域展现出应用潜力和价值。针对仿人机器人,基于机器视觉进行自主抓取研究,旨在提高仿人机器人在自然环境中的抓取适应能力和动作仿人性。在机器视觉方面,硬件采用Realsense-D435深度摄像头,利用... 详细信息

随着机器人技术的发展,仿人机器人在多个领域展现出应用潜力和价值。针对仿人机器人,基于机器视觉进行自主抓取研究,旨在提高仿人机器人在自然环境中的抓取适应能力和动作仿人性。在机器视觉方面,硬件采用Realsense-D435深度摄像头,利用YOLO(You Only Look Once)物体检测模型实现目标物体的识别、空间定位、深度图裁切和目标点云生成,并根据目标点云与标准点云的配准算法(ICP)获取物体的姿态,通过D-H法对机器人头部进行建模,将物体的位置和姿态由相机坐标系转换为机器人坐标系。在运动规划上,参照人手臂的抓取规律,将抓取过程分为9个基础动作:初始位、移动至预抓取位、抓取物体、提起物体、搬运物体、移动至放置位、放置物体、退出位和回到初始位,针对不同物体确定对应抓取姿态,以提高抓取成功率,根据视觉获取的抓取点和放置点,自主计算余下的关键点,并以空间弧形作为抓取轨迹,通过Matlab仿真,验证抓取过程机械臂末端运动轨迹和关节轨迹的合理性。最后进行物体抓取实验,结果表明,仿人机器人在自然环境中能够快速准确地识别和定位不同物体,并能成功进行抓取和搬运,成功率均在80%以上,并且能够兼顾动作的仿人性,验证了所提出方案的有效性。本研究可促进仿人机器人在人类日常生活中的应用和普及。

关键词：仿人机器人视觉识别空间定位自主抓取运动规划

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一种等通量波束的多极化可重构天线

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 131-140页

作者：靳贵平潘伟浩黄珏泓廖绍伟华南理工大学电子与信息学院广东广州510640

随着航天技术的革新,对近地轨道的通信需求逐年增高。近地轨道卫星就在此背景下产生,主要应用于遥感探测天气预报和数据通信领域。由于近地轨道卫星天线辐射波束所覆盖的地球表面是球面,因此波束通常设计为等通量形式。由于卫星通信通... 详细信息

随着航天技术的革新,对近地轨道的通信需求逐年增高。近地轨道卫星就在此背景下产生,主要应用于遥感探测天气预报和数据通信领域。由于近地轨道卫星天线辐射波束所覆盖的地球表面是球面,因此波束通常设计为等通量形式。由于卫星通信通常存在极化失配、多径效应等问题,选择多极化而不是圆极化作为近地卫星天线的工作状态能更好地适应复杂的工作环境,保证通信质量,将等通量波束天线和多极化可重构技术结合起来有很大的应用前景。基于一对正交圆极化波能合成线极化波的设计原理,文中提出了一种具有等通量波束的多极化可重构天线,该天线由可重构馈电网络和带扼流环的隔片极化器圆波导组成。馈电网络中嵌入单刀四掷开关(SP4T)与单刀双掷开关(SP2T),通过改变开关的工作状态,馈电网络将给圆波导提供不同的馈电条件,在圆波导内隔片的作用下天线实现两种圆极化与两种线极化的可重构。通过在圆波导口引入扼流环以及波导口作“T”型开槽处理,实现波束赋形,并且保证天线在不同极化状态下辐射等通量波束。实测结果显示,天线在不同的极化状态下-15 dB重叠阻抗带宽14.7%,覆盖4.80~5.56 GHz,方向图顶部在θ为-24°~+24°范围内具有平坦效果,圆极化状态下空间轴比覆盖-51°~+50°,覆盖范围大于方向图顶部平坦范围。天线实测结果与仿真结果有较好的一致性,具有多极化和方向图顶部平坦的优势,可满足移动通信和卫星通信中多极化应用场景的需要。

关键词：极化可重构天线等通量方向图圆极化线极化

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微量量热法分析锂离子电池热失控过程

化学学报 2024年第2期82卷 146-151页

作者：顾晓瑜李进孙千王朝阳广汽埃安新能源汽车股份有限公司广州510640 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

动力锂离子电池(LIB)的安全问题,尤其是热失控这一频发的安全事件严重影响乘车人员的安全以及新能源汽车的推广.本工作使用C80微量量热仪准确测量了商用锂离子电池的内在产热,通过研究分析不同质量比例的负极-电解液产热及不同质量比例... 详细信息

动力锂离子电池(LIB)的安全问题,尤其是热失控这一频发的安全事件严重影响乘车人员的安全以及新能源汽车的推广.本工作使用C80微量量热仪准确测量了商用锂离子电池的内在产热,通过研究分析不同质量比例的负极-电解液产热及不同质量比例的正极-负极产热,明确了LIB在热失控阶段的主要反应分为负极与电解液反应放热(130~200℃),三元镍钴锰酸锂(NCM)正极释氧与负极反应放热(200~240℃)和磷酸铁锂(LFP)正极释氧与负极反应放热(240~300℃)等.通过使用去卷积数学方法对不同质量比例的负极-电解液及不同质量比例的正极-负极产热分析研究表明,在商用锂电池注液系数条件下,电解液会优先与负极反应且被全部消耗,剩余嵌锂负极会进一步与正极反应放热,且反应热与正极材料特性密切相关.残余正极物质虽然结构坍塌仍会释氧,但由于缺少与之反应的负极或电解液,热量不会再明显增加.通过对不同荷电状态(SOC)及不同类型的锂电池主材进行产热测试,能更好地指导电极材料的改性和电池组装的开发设计,从而提高LIB整体热稳定性和安全性,最终获得整包和新能源车的安全提高.

关键词：锂离子电池微量量热仪产热镍钴锰酸锂磷酸铁锂

LiMgPO_(4):Tm^(3+),Er^(3+)磷光体的热释光特性和发光光谱研究

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中国稀土学报 2024年第4期42卷 682-688,I0002页

作者：蹇辰茜梁苑婷陈媛婷熊正烨周冬翠郭竞渊广东海洋大学化学与环境学院广东湛江524088 广东海洋大学电子与信息工程学院广东湛江524088

稀土掺杂的橄榄石型磷酸盐LiMgPO_(4)被认为是一种具有优异性能的新型剂量学材料,适用于热释光(TL)测量。使用高温固相反应法合成一种新型的LiMgPO_(4):Tm^(3+),Er^(3+)磷光体。详细研究了β射线照射下样品的TL特性、荧光光谱(PL)和热... 详细信息

稀土掺杂的橄榄石型磷酸盐LiMgPO_(4)被认为是一种具有优异性能的新型剂量学材料,适用于热释光(TL)测量。使用高温固相反应法合成一种新型的LiMgPO_(4):Tm^(3+),Er^(3+)磷光体。详细研究了β射线照射下样品的TL特性、荧光光谱(PL)和热释光三维光谱(TL3D)。结果表明,样品在120C和300℃有两个TL发射峰,高温峰的强度明显比低温峰高,这有利于样品TL信号的稳定性。该材料也表现出较强的光释光信号。同时,LiMgPO_(4):Tm^(3+),Er^(3+)磷光粉的TL信号具有良好的可重复性。由TL3D光谱可知,LiMgPO_(4):Tm^(3+),Er^(3+)具有简单的发光峰形,对比Tm单掺磷光体的发光,掺入Er^(3+)使高温峰的强度变强,同时抑制了低温浅陷阱的形成。在0.2~200 Gy的剂量范围内,该材料有很好的线性剂量响应。因此,LiMgPO_(4):Tm^(3+),Er^(3+)磷光体可用于辐射剂量测量。

关键词：热释光磷酸锂镁铒铥

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SGTR事故工况下射流行为模拟实验研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 955-961页

作者：陈松徽程辉成松柏中山大学中法核工程与技术学院珠海519082 哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001

蒸汽发生器传热管破口(SGTR)事故属于铅冷快堆(LFR)中一类较为严重的事故。在SGTR事故工况下,二回路冷却剂水会与一回路中的高温熔融铅铋合金直接接触,从而发生强烈的相互作用。为了进一步研究水射流在熔融铅铋中的注入行为,本研究设计... 详细信息

蒸汽发生器传热管破口(SGTR)事故属于铅冷快堆(LFR)中一类较为严重的事故。在SGTR事故工况下,二回路冷却剂水会与一回路中的高温熔融铅铋合金直接接触,从而发生强烈的相互作用。为了进一步研究水射流在熔融铅铋中的注入行为,本研究设计和搭建了液体射流两相流动可视化实验平台,并进行了一系列模拟实验。研究中首先探讨了沸腾(包含闪蒸)和非沸腾工况下的射流流型演化过程及规律,并定量分析了射流注入速率对最大注入深度的影响规律,最后基于实验数据运用Froude数理论对非沸腾工况下注入速度与最大注入深度进行了分析,并获得了无量纲半经验关系式。

关键词：铅冷快堆蒸汽发生器破口事故射流注入深度射流行为

固溶处理对电弧增材制造超级双相不锈钢微观组织及摩擦磨损性能的影响

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 893-902页

作者：李科林义民王飞易江龙邹晓东潘琳琳牛犇五邑大学智能制造学部广东江门529030 广东省科学院中乌焊接研究所广东省现代焊接技术重点实验室广东广州510651 宝武特种冶金有限公司技术中心上海200940

采用直径为1.2 mm的ER2594-超级双相不锈钢焊丝进行了多层单道墙体电弧增材试验,对增材件分别进行1050、1150和1250℃的固溶处理,并在固溶处理后对各试样进行了往复式摩擦磨损试验.试验结果表明:随着固溶温度的升高,双相比中的铁素体含... 详细信息

采用直径为1.2 mm的ER2594-超级双相不锈钢焊丝进行了多层单道墙体电弧增材试验,对增材件分别进行1050、1150和1250℃的固溶处理,并在固溶处理后对各试样进行了往复式摩擦磨损试验.试验结果表明:随着固溶温度的升高,双相比中的铁素体含量增加,其显微硬度也相应提高.此外,固溶处理可降低增材件的内应力,最终基于较高硬度和较低内应力的协同作用,在1250℃时获得耐磨性能较优的试样,有效地提升了热处理后增材件试样的摩擦磨损性能.

关键词：超级双相不锈钢增材制造固溶处理内应力摩擦磨损

基于短周期密集台阵的广州—佛山地区地壳浅部三维S波速度结构研究

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1454-1470页

作者：高占永叶秀薇林吉焱段永红王力伟周铭刘巧霞广东省地震局中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室广州510070 广东省地震局广东省防震减灾科技协同创新中心广州510070 重大工程灾害与控制教育部重点实验室城市地震安全实验室广州510070 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002

广州—佛山地区位于珠三角经济区的核心地带,三条区域性断裂从中交错穿过.广州—佛山地区精细的地壳浅部三维S波速度结构,对于研究区内的城市规划建设、地震灾害评估、强地面运动模拟等具有重要意义.本文利用布设于广州—佛山地区短周... 详细信息

广州—佛山地区位于珠三角经济区的核心地带,三条区域性断裂从中交错穿过.广州—佛山地区精细的地壳浅部三维S波速度结构,对于研究区内的城市规划建设、地震灾害评估、强地面运动模拟等具有重要意义.本文利用布设于广州—佛山地区短周期密集地震台阵中的1104个台站记录到的连续波形数据,采用背景噪声互相关方法计算了台站对间的互相关函数并进一步提取到周期范围在0.1~5 s内的39488条高质量面波群速度频散曲线,然后通过基于射线追踪的面波直接反演方法计算得到了研究区内0.3~3 km深度的高分辨率三维S波速度结构.结果显示:研究区内地壳浅部S波速度横向差异显著,其中南部的珠江三角洲断陷盆地S波速度结构相对较为复杂,而北部的广花盆地内部S波速度结构则表现相对简单.研究区内的低速异常主要位于断裂附近,且大都位于断裂的下降盘.珠江三角洲内三水盆地东缘表现为马鞍状低速异常,向下最大延伸至2 km,低速体南北两侧边界与控盆断裂位置基本一致.广花盆地内部存在两个平行排列的高速异常,中间夹持一平行构造走向的低速异常,总体速度结构特征符合广花盆地为一复式向斜的地质构造背景.低速异常向下延伸至1.4 km深度处,可能指示了卷入向斜地层的最大埋深.沿广州—从化断裂发育条带状低速异常,与沿断裂形成的沉积地层有关.条带状异常在浅部分为两段,表明广州—从化断裂在历史上可能具有分段活动性.玉带公园周围被高速异常环绕,异常向上延伸至距地表约1.3 km处,结合研究区已有资料推测该高速异常可能为早期岩浆侵入在地壳浅部的反映.

关键词：密集台阵背景噪声成像地壳浅部 S波速度结构广州—佛山

粤东连平—河源—汕尾地震测深剖面地壳速度结构及其意义

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2304-2321页

作者：叶秀薇吕作勇王亮宋佳佳段永红王帅军宋向辉郑金宝皮伟广东省地震局(中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室广东省地震预警与重大工程安全诊断重点实验室)广州510070 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002 河南省地球物理空间信息研究院河南省地质物探工程技术研究中心郑州450004

为适应防灾减灾工作的需要,广东省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心、河南省地球物理空间信息研究院于2021年在粤东地区实施了人工地震宽角反射/折射探测,以期获得粤东地区深部地壳速度结构.本文采用地震射线走时正演对粤东地区NW... 详细信息

为适应防灾减灾工作的需要,广东省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心、河南省地球物理空间信息研究院于2021年在粤东地区实施了人工地震宽角反射/折射探测,以期获得粤东地区深部地壳速度结构.本文采用地震射线走时正演对粤东地区NW向连平—河源—海丰测线数据进行了处理解释,构建了该剖面的二维壳幔速度结构模型.该模型表明,沿剖面自NW向SE,莫霍面深度由32 km缓慢抬升至29 km,广州—恩平断裂带、河源—邵武断裂带和政和—大埔断裂带的对应位置都显示莫霍面有抬升现象;研究区存在多条NE向展布深大断裂;中地壳发育低速异常区域(低速体)受断裂控制,主要分布于政和—大埔断裂带NW内陆方向,可能与中生代早期岩浆活动形成的花岗岩质岩浆相关.我们认为壳内低速区域(低速体)可能是影响研究区深部孕震环境的重要因素.

关键词：华南大陆粤东地区人工地震测深壳幔精细速度结构壳内低速体

基于合成数据集的多目标识别与6-DoF位姿估计

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 42-50页

作者：胡广华欧美彤李振东华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

多目标识别及六自由度(6-DoF)位姿估计是实现物料无序堆放状态下机器人自动分拣的关键。近年来,基于深度神经网络的方法在目标识别及位姿估计领域受到广泛关注,但此类方法依赖大量训练样本,而样本的采集及标注费时费力,限制了其实用性... 详细信息

多目标识别及六自由度(6-DoF)位姿估计是实现物料无序堆放状态下机器人自动分拣的关键。近年来,基于深度神经网络的方法在目标识别及位姿估计领域受到广泛关注,但此类方法依赖大量训练样本,而样本的采集及标注费时费力,限制了其实用性。其次,当成像条件差、目标相互遮挡时,现有位姿估计方法无法保证结果的可靠性,进而导致抓取失败。为此,文中提出了一种基于合成数据样本的目标识别、分割及位姿估计方法。首先,以目标对象的3维(3D)几何模型为基础,利用3D图形编程工具生成虚拟场景的多视角RGB-D合成图像,并对生成的RGB图像及深度图像分别进行风格迁移和噪声增强,从而提高合成数据的真实感,以适应真实场景的检测需要;接着,利用合成数据集训练YOLOv7-mask实例分割模型,运用真实数据进行测试,结果验证了该方法的有效性;然后,以分割结果为基础,基于ES6D目标位姿估计模型,提出了一种在线姿态评估方法,以自动滤除严重失真的估计结果;最后,采用基于主动视觉的位姿估计校正策略,引导机械臂运动到新的视角重新检测,以解决因遮挡而导致位姿估计偏差的问题。在自行搭建的6自由度工业机器人视觉分拣系统上进行了实验,结果表明,文中提出的方法能较好地适应复杂环境下工件的识别与6-DoF姿态估计要求。

关键词：目标识别位置测量 6-DoF位姿估计机器人自动分拣 RGB-D图像