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面向下肢外骨骼的运动意图识别算法研究

智能系统学报 2025年

作者：牛苗赫雷飞北京工业大学都柏林国际学院北京工业大学信息学部

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差... 详细信息

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差异和非线性动态的特点，导致现有方法存在特征捕捉单一、识别准确率低等不足。针对上述问题，提出一种基于多尺度卷积神经网络的运动意图感知模型。该模型采用多个差异卷积块提取sEMG信号的时间与空间尺度特征，并利用多层深度网络捕捉sEMG信号的非线性动态特征。该模型针对离线肌电数据库的识别准确率达到94%，其中对全脚离地运动类别的识别准确率高达98%。在人体穿戴下肢外骨骼进行在线运动意图识别实验中，该模型的平均识别准确率超过90%，验证了其在下肢外骨骼意图识别领域的有效性。

关键词：下肢外骨骼助力行走表面肌电信号人机运动多尺度卷积神经网络感知模型意图识别

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介质微球超分辨光学成像:原理、技术与应用

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 100-120页

作者：李红梅闫胤洲蒋毅坚北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学物理与光电工程学院北京100124

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成... 详细信息

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成像分辨率成为显微成像领域的研究热点。介质微球透镜通过调控光场,能够将入射光束聚焦于微球底部的极窄区域形成光子纳米射流,打破了阿贝(Abbe)衍射极限,使出射光束半峰全宽小于λ/2。与其他超分辨成像技术相比,微球超分辨成像具有简单直接、无须荧光染料标记、实时成像、可与现有显微系统相兼容等优势,为学术研究和实际应用开辟了新的机遇。该综述首先介绍了介质微球超分辨光学成像原理;随后,详细分析了影响微球超分辨光学成像能力的关键因素,包括微球光学性质、适用环境以及可控性等;最后,探讨了微球超分辨光学成像技术在生物医学、半导体器件、纳米材料科学领域中的应用。此外,还展望了微球超分辨光学成像技术未来发展面临的主要挑战。

关键词：介质微球透镜超分辨成像光学纳米成像远场纳米显微镜光子纳米射流非荧光纳米显微镜

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自动引线系统中旋转偏心检测与补偿方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 1-12页

作者：王跃宗曲道多王盛逸北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了... 详细信息

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了一种偏心模型与图像特征提取算法结合的偏差测量方法,并提出基于自动控制与补偿模型的校正方法。通过实验验证了模型的精确性以及偏心补偿的有效性,基于均方根误差的评价,模型对于偏差预测以及特征提取算法均具有较高的精度,补偿后的最大残余误差小于4μm,平均补偿幅度约为98.6%,引线实验展示了所提方法的优良性能。提出的偏心检测补偿方法具有精度高、复杂度低、效率高、实时性,以及嵌入式等优点,且在微操作以及微装配领域具有更合适、更广泛的应用。

关键词：空心杯转子线圈旋转偏心模型特征提取微操作微装配

不同震害强度下山区公路通行能力及救援效率测度研究

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灾害学 2025年

作者：朱孟华夏陈红郭小东马东辉王威北京工业大学建筑与城市规划学院北京工业大学抗震减灾研究所

生命线通道是灾后应急救援的基础保障，而提升山区救援效率则是应急救援工作的关键所在。为研究高速公路对于救援效率的影响，该文以震后道路功能损失为基础，以救援时间差异为准则，尝试构建救援效率测度模型。首先，对道路网络中路基... 详细信息

生命线通道是灾后应急救援的基础保障，而提升山区救援效率则是应急救援工作的关键所在。为研究高速公路对于救援效率的影响，该文以震后道路功能损失为基础，以救援时间差异为准则，尝试构建救援效率测度模型。首先，对道路网络中路基、桥梁、隧道进行功能损失评估；然后，运用ArcGIS网络分析的最短路径，得到高速公路建设前后各受灾点的救援时间；最后，依据救援时间的变化，明确应急救援提升的效率，并探讨受灾点救援路径的选择方式和空间分布特征。结果表明，高速公路的建设对于山区救援效率的提升具有显著作用，救援效率与受灾点的空间分布和救援距离密切相关。

关键词：不同震害强度山区公路通行能力救援效率路径选择

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基于双加性角裕度边际损失的说话人验证

信号处理 2025年第1期41卷 174-182页

作者：张汐宇陈仙红北京工业大学信息科学技术学院北京100124

说话人验证是深度学习领域的一项关键任务,旨在根据说话人的声音来验证其身份。加性边际损失(Additive Margin loss, AM loss)和加性角裕度边际损失(Additive Angular Margin loss, AAM loss)是说话人验证中常用的损失函数。这两种方法... 详细信息

说话人验证是深度学习领域的一项关键任务,旨在根据说话人的声音来验证其身份。加性边际损失(Additive Margin loss, AM loss)和加性角裕度边际损失(Additive Angular Margin loss, AAM loss)是说话人验证中常用的损失函数。这两种方法通过引入边际项,显著提高了同类样本的聚集度。然而,这些方法只考虑了类内距离而忽略了不同类别之间的关系,限制了区分不同说话人的能力。为解决这一缺陷,本文提出一种新的损失函数,称为双加性角裕度边际损失(Double Additive Angular Margin loss, DAAM loss)。DAAM损失为类内角度和类间角度引入边际常数,有效地考虑了类内内聚和类间分离。同时压缩类内距离和扩大类间距离,DAAM损失增强了对说话人嵌入的区分能力,从而提高了性能。为了验证DAAM损失的有效性,我们采用不同损失监督的说话人验证模型Xvector和Extended-Xvector(Evector)来提取说话人嵌入信息,在广泛使用的Voxceleb1和Voxceleb2数据集上进行了大量的实验。此外,我们分析了不同损失函数监督模型得到的说话人嵌入的平均类内和类间距离。实验结果表明,DAAM损失在相等错误率(equal error rate, EER)、最小检测代价函数(minimum Detection Cost Function,minDCF)以及类间距离和类内距离比值方面优于AM损失和AAM损失。DAAM损失有效地最大化了不同说话人之间的距离,同时令同一说话人的样本保持紧凑,从而增强了说话人嵌入的区分能力。总之,本文提出了双加性角裕度边际损失(DAAM loss)。DAAM损失考虑了类内和类间关系,增强了类可分性,提高了验证性能,使说话人验证模型能够学习到更有鉴别性和鲁棒性的说话人表示。在Voxceleb1和Voxceleb2数据集上使用Xvector和Evector模型进行了广泛的实验,验证了DAAM损失的有效性,展示了其在推进说话人验证领域最先进技术方面的潜力。提出的DAAM损失有助于开发更准确和鲁棒的说话人验证系统,为该领域的未来研究铺平了道路。

关键词：说话人验证深度学习度量学习

试论礼治与三治的乡村治理逻辑变迁——基于浙北乡村的田野考察

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北京工业大学学报(社会科学版) 2025年

作者：吴越北京工业大学社会学院北京工业大学北京社会管理研究基地

基于浙北乡村的田野考察,探讨了传统中国乡村治理的礼治体系与现代的“三治融合”体系之间的治理逻辑差异。礼治是内部各要素相互嵌入并统合在一起的“合而治之”,而三治是各要素既有互补也有张力的“分而治之”。分别以义仓义学与公益... 详细信息

基于浙北乡村的田野考察,探讨了传统中国乡村治理的礼治体系与现代的“三治融合”体系之间的治理逻辑差异。礼治是内部各要素相互嵌入并统合在一起的“合而治之”,而三治是各要素既有互补也有张力的“分而治之”。分别以义仓义学与公益基金、祠祀制度与民间信仰管理制度、家风家训与道德评选的三组对比为例,揭示了礼治嵌入于乡村内生秩序、是伦理政治信仰的一体化的特征,且具有身家国天下的一致性;而三治则更多由外生于乡村秩序的制度力量来建构,是制度分化、多元共治的体现,且强调公私领域之间的差异。正是这种治理逻辑上的不同,使得三治不能仅仅通过借用礼治的某些形式来实现融合。在新的社会条件和制度条件下,三治体系化的重点不在于“合”,而在于“融”,即需要以情境化的治理实践方式来实现基于分化性逻辑的融合治理。

关键词：乡村治理礼治三治融合治理逻辑