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基于可操作度的移动作业机器人多目标路径规划方法

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控制与决策 2024年第10期39卷 3243-3252页

作者：杨闰李婧如贾志昆董二宝中国科学技术大学工程科学学院合肥230026 中国科学技术大学先进技术研究院合肥230022

移动作业机器人的作业任务往往有多个目标,针对每个作业目标,机器人的可停靠位置有无数个.如何在复杂环境和多作业目标约束下,对移动作业机器人进行合理的路径规划是一项难题.鉴于此,提出一种基于可操作度的移动作业机器人路径规划方法... 详细信息

移动作业机器人的作业任务往往有多个目标,针对每个作业目标,机器人的可停靠位置有无数个.如何在复杂环境和多作业目标约束下,对移动作业机器人进行合理的路径规划是一项难题.鉴于此,提出一种基于可操作度的移动作业机器人路径规划方法,在进行长度最优路径规划的同时,优化机械臂对目标作业的灵活性.首先,在节点采样阶段,研究机器人的可操作度在笛卡尔空间的分布,获取机器人在可停靠区域内对目标的可操作度;然后,采用高斯采样和梯度采样的方法在自由空间和移动机器人可停靠区域进行路径点采样,构建可操作度路线图;接着,在路径搜索阶段,对传统蚁群算法进行改进,提出适用于可操作度约束的启发式函数和局部最优预警策略;最后,在不同的仿真地图下对路径规划方法进行测试,验证了所提出方法在不同的环境下均有较高的适应能力,搜索出的路径代价较低,对目标的作业可操作度较高.

关键词：移动作业机器人路径规划多目标可操作度蚁群算法

基于RELAP5的气液相界面跨节点时压力峰修正方法的研究

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核动力工程 2024年第1期45卷 34-40页

作者：王小虎赵平辉叶桃红熊琰谭超陈云龙中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所合肥230026 中国科学技术大学工程科学学院合肥230026 中核武汉核电运行技术股份有限公司武汉430074

为减小或消除RELAP5在垂直分层流动计算时气液相界面跨节点的非物理压力峰,提高计算的稳定性,从动量方程的角度出发,研究造成垂直单管排放算例中出现压力峰的原因,并提出了直接对动量方程进行修正从而减小压力峰的方法。研究发现,液相... 详细信息

为减小或消除RELAP5在垂直分层流动计算时气液相界面跨节点的非物理压力峰,提高计算的稳定性,从动量方程的角度出发,研究造成垂直单管排放算例中出现压力峰的原因,并提出了直接对动量方程进行修正从而减小压力峰的方法。研究发现,液相非稳态项是引起此类压力峰的主要原因。基于此,发展了用于修正液相非稳态项的数值方法,并且通过垂直单管的充排问题和压力计问题对该数值方法进行了验证。验证结果表明,该修正方法可以减小气液相界面跨节点时的非物理压力峰,有利于提高程序的计算稳定性。

关键词：垂直分层流动气液相界面 RELAP5 压力峰动量方程

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金-银纳米异质组装过程的化学不相容性

化学学报 2024年第7期82卷 763-771页

作者：王程鋆王悦靓王会巧邓兆祥中国科学技术大学化学系合肥230026

通过自组装构筑不同金属纳米粒子间的异质组装体,对于理解和调控等离激元近场耦合,以及“点亮”等离激元光学暗态等具有重要意义.利用组装体中不同金属的催化活性差异,还可望实现协同或接力催化.金和银纳米材料在可见光区具有强吸收和散... 详细信息

通过自组装构筑不同金属纳米粒子间的异质组装体,对于理解和调控等离激元近场耦合,以及“点亮”等离激元光学暗态等具有重要意义.利用组装体中不同金属的催化活性差异,还可望实现协同或接力催化.金和银纳米材料在可见光区具有强吸收和散射,成为等离激元器件的常见选择.由于银的化学性质较金活泼,其胶体稳定性也不及金纳米粒子,实际应用中远没有金纳米粒子普及.与金相比,银纳米粒子的带间跃迁与等离激元共振较为远离,其等离激元损耗也更低,呈现比金更强且更对称的等离激元共振峰,展现出诱人的光学性质.在自组装结构中同时引入金和银两种纳米砌块,可望实现同质结构无法获得的功能.然而,由于两者具有显著不同的化学性质,需对其化学相容性进行探究.本工作首先制备出具有电荷转移等离激元共振特性的金-银纳米粒子,其独特的双金属结构和良好的胶体稳定性不仅方便其DNA功能化和可编程自组装,同时也有利于对金粒子表面沉积的银纳米粒子尺寸和形貌变化进行观测.基于Au-Ag纳米粒子与金纳米粒子的简单混合和组装实验,清楚揭示了金纳米粒子增强的银刻蚀现象,并提出金表面促进银转移反应(GSPSTR)这一化学机制,以及增强银和金纳米单元间化学相容性的有效办法.本工作对于利用DNA导向组装实现银纳米粒子参与的多元金属异质结构,以及发展等离激元和催化等功能与应用具有重要意义,更为正确理解金属银参与的纳米合成与组装等过程提供了新认识.

关键词：金纳米粒子银纳米粒子等离激元异质组装化学相容性

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特征互斥化的目标检测域适应方法

计算机工程与应用 2024年第10期60卷 198-208页

作者：李润泽王子磊中国科学技术大学合肥230027

当前,蒸馏学习已成为目标检测无监督域适应领域中的一种常用技术手段。然而蒸馏带来的特征偏移会导致目标域上伪标签的准确性较低,不利于目标域的精确检测。因此提出特征互斥化方法,包括特征分布互斥化和特征属性互斥化。其中特征分布... 详细信息

当前,蒸馏学习已成为目标检测无监督域适应领域中的一种常用技术手段。然而蒸馏带来的特征偏移会导致目标域上伪标签的准确性较低,不利于目标域的精确检测。因此提出特征互斥化方法,包括特征分布互斥化和特征属性互斥化。其中特征分布互斥化鼓励网络对不同类别的特征分布进行互斥,特征属性互斥化促使分类器对不同类别主要使用的属性进行互斥。还提出强弱增强一致性方法对网络的预测输出进行一致性约束,促使网络提取的特征中主要包含与目标域检测相关的属性,进一步提高特征互斥化方法的效果。所提方法在多个域适应场景上进行了广泛的实验,在相同实验设置下的结果表明,所提方法较其他先进方法具有更好的有效性。

关键词：目标检测无监督域适应蒸馏学习计算机视觉

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区块链隐私众包中的数据验证与可控匿名方案

电子与信息学报 2024年第2期46卷 748-756页

作者：薛开平范茂王峰罗昕怡中国科学技术大学网络空间安全学院合肥230027 中国科学技术大学网络信息中心合肥230026

针对隐私众包场景下出现的数据验证、匿名作恶检测和跨平台资源交互等需求,该文基于区块链技术,并结合零知识证明与环签名技术,提出一种联盟链架构下的隐私众包方案。该方案依靠零知识证明实现对加密数据的验证,依靠链接可撤销环签名改... 详细信息

针对隐私众包场景下出现的数据验证、匿名作恶检测和跨平台资源交互等需求,该文基于区块链技术,并结合零知识证明与环签名技术,提出一种联盟链架构下的隐私众包方案。该方案依靠零知识证明实现对加密数据的验证,依靠链接可撤销环签名改进方案实现工人身份的可控匿名,引入联盟链架构实现众包实体之间的资源交互。在完成众包完整流程的同时,实现隐私众包所需的数据保护与身份保护。安全性分析表明,该方案具有隐私性、可验证性、可控匿名性与公平性。实验结果验证了方案在效率与性能方面的有效性。

关键词：区块链众包隐私保护环签名零知识证明

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基于RPU的TTI程序设计和分析方法

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 98-119页

作者：高银康陈香兰龚小航蒋滨泽李曦周学海中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230027 中国科学技术大学苏州高等研究院江苏苏州215004

实时嵌入式系统不仅要保证计算结果的逻辑正确性,还要确保与外界交互的时序正确性,所以底层程序要能精确表达上层模型中的时间行为.TTI指令集(time-triggered instruction set)的提出尝试解决计算机指令集体系结构层次缺少时间语义的问... 详细信息

实时嵌入式系统不仅要保证计算结果的逻辑正确性,还要确保与外界交互的时序正确性,所以底层程序要能精确表达上层模型中的时间行为.TTI指令集(time-triggered instruction set)的提出尝试解决计算机指令集体系结构层次缺少时间语义的问题,并且基于TTI指令集实现的实时处理单元(real-time processing unit,RPU)证明了TTI指令集的可行性和有效性.但是目前的工作缺少对于TTI程序设计和分析方法的研究.所以,基于TTI指令集和RPU,提出了TTI指令集可以表达的4种时间语义,给出了TTI程序的设计范式.并且构建了TTI程序时间行为的表示方法——TFG+,TFG+是对TFG的扩展,TFG+区分了TTI程序中时间语义指令和普通代码段,可以表示TTI程序的控制流信息、用户规定的时间行为和TTI程序平台相关的时间属性.最后,提出了TTI程序的时间分析方法以及时间安全性检查方法,为TTI程序的设计和部署提供了依据.

关键词：实时嵌入式系统时间可预测性时间语义指令集实时处理器 WCET分析

金属圆棒超声螺旋扫查检测的合成孔径成像技术

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金属学报 2024年第4期60卷 559-568页

作者：李振杰蔡桂喜张博李经明李建奎中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

为实现金属圆棒的定量无损检测(QNDT),在经典的Cartesian坐标系超声合成孔径(SAFT)理论指导下,提出了极坐标系下的合成孔径聚焦成像(pSAFT)算法及其环绕式时域合成孔径聚焦技术(ST-SAFT)。基于螺旋扫查自动检测系统推导了采用有效合成... 详细信息

为实现金属圆棒的定量无损检测(QNDT),在经典的Cartesian坐标系超声合成孔径(SAFT)理论指导下,提出了极坐标系下的合成孔径聚焦成像(pSAFT)算法及其环绕式时域合成孔径聚焦技术(ST-SAFT)。基于螺旋扫查自动检测系统推导了采用有效合成孔径弧度(SAR)表示的延时叠加成像表达式;通过制备横孔型人工缺陷试样进行检测实验,将超声检测数据经ST-SAFT处理后成像为圆截面断层扫描图;再运用图像边缘识别法进行定量评价该方法对缺陷检测的定量定位分辨率。结果表明:ST-SAFT孔径测量值与实际值相当;横孔定位准确;成像分辨率显著优于B扫描结果;每圆截面成像速率可达毫秒量级,可与棒材检测一周的机械扫查速率相匹配。该技术可用于提升金属圆棒超声检测设备的技术水平和提高棒材使用安全性保障能力。

关键词：棒材质量控制超声检测环绕式时域合成孔径聚焦技术(ST-SAFT) 螺旋扫查圆截面成像

MAX相陶瓷增强金属基复合材料:制备、性能与仿生设计

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无机材料学报 2024年第2期39卷 145-152页

作者：刘艳艳谢曦刘增乾张哲峰中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

由于原子间存在共价键、金属键与离子键的混合键合状态,MAX相陶瓷兼具金属和陶瓷材料的性能特点,并且常与金属之间表现出良好的润湿性,有助于形成强界面结合,独特的层状原子结构使MAX相陶瓷表现出良好的断裂韧性、阻尼与自润滑性能。因... 详细信息

由于原子间存在共价键、金属键与离子键的混合键合状态,MAX相陶瓷兼具金属和陶瓷材料的性能特点,并且常与金属之间表现出良好的润湿性,有助于形成强界面结合,独特的层状原子结构使MAX相陶瓷表现出良好的断裂韧性、阻尼与自润滑性能。因此,作为金属基复合材料的增强相,MAX相陶瓷具有显著优势,本文着重介绍相关研究进展。目前,MAX相陶瓷增强金属基复合材料主要通过搅拌铸造、粉末冶金和熔体浸渗等途径制备,得到的复合材料表现出优于金属基体的强度、硬度与模量,同时还具备良好的耐磨、导电、抗电弧侵蚀等性能。此外,借助真空抽滤、冰模板等工艺可实现超细片状MAX相陶瓷粉体的择优定向排列,然后利用金属熔体浸渗多孔陶瓷骨架,可获得具有类贝壳结构的MAX相陶瓷增强金属基仿生复合材料,进一步提升材料的强韧性能。MAX相陶瓷增强金属基复合材料在承载、电接触等应用领域具有显著优势和广阔前景。

关键词： MAX相陶瓷金属基复合材料仿生设计力学性能熔体浸渗专题评述

大气等离子喷涂Y_(3)Al_(5)O_(12)/Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的CMAS腐蚀抗力

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无机材料学报 2024年第6期39卷 671-680,I0001,I0002页

作者：李捷罗志新崔阳张广珩孙鲁超王京阳中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

探索能够有效抵抗1300℃及以上温度钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Aluminum-Silicate,CMAS)腐蚀的新材料是近年来先进航空发动机用环境障涂层研究的重点任务。本工作围绕具有超强CMAS腐蚀抗力的YAG(Y_(3)Al_(5)O_(12))/Al_(2)O_(3)体系,采用大气等离子喷涂(Atmospheric Plasma Spraying,APS)技术制备了具有共晶成分的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。通过在1100、1300和1500℃对制备态涂层进行热处理,获得了具有不同微观结构的YAG/Al_(2)O_(3)涂层。利用不同表征手段研究了YAG/Al_(2)O_(3)涂层抵抗1300℃CMAS腐蚀的性能及微观结构对涂层腐蚀抗性的影响。研究结果发现,经不同温度热处理的YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS的反应产物均为石榴石结构固溶体、CaAl_(2)Si_(2)O_(8)和Ca_(2)MgSi_(2)O_(7)。腐蚀机制研究发现,1100℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层与CMAS反应界面的近连续分布石榴石固溶体层可有效阻隔CMAS腐蚀元素的扩散;1500℃热处理YAG/Al_(2)O_(3)涂层晶粒尺寸的增加及晶界数量的减少可降低涂层材料在CMAS中的溶解速率,二者均可通过影响腐蚀过程中的离子传输速率而影响各生成物的竞争析出,进而提升涂层的CMAS腐蚀抗力。本工作为YAG/Al_(2)O_(3)涂层热处理工艺优化提供了借鉴,并为通过微观结构优化调控YAG/Al_(2)O_(3)涂层的CMAS腐蚀抗力提供了新思路。

关键词： YAG(Y_(3)Al_(5)O_(12))/Al_(2)O_(3) 大气等离子喷涂环境障涂层 CMAS腐蚀抗力晶界腐蚀热处理温度