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磁性微型机器人的自动化操控研究综述

控制理论与应用 2024年第4期41卷 667-680页

作者：刘佳徐天添吴新宇中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研... 详细信息

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.

关键词：磁驱动磁性微型机器人磁性软体微型机器人闭环控制路径规划

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ZnO/Spiro-MeOTAD异质结自驱动光电探测器的制备及性能(特邀)

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光子学报 2024年第7期53卷 58-67页

作者：李朋凡黄雨欣俞学伟冯仕亮姜岩峰闫大为于平平江南大学先进技术研究院电子工程系无锡214122

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点,被广泛用于光电探测器但响应速度较慢,采用Zn(TFSI)2和CNT∶TiO_(2)作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI,以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能,采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探测器... 详细信息

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点,被广泛用于光电探测器但响应速度较慢,采用Zn(TFSI)2和CNT∶TiO_(2)作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI,以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能,采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探测器。ZnO/Spiro-MeOTAD光电探测器在250~600 nm波长范围内,具有良好的自驱动特性。在0 V条件下,ZnO/Spiro-MeOTAD器件在368 nm的入射光照射下具有最高的光电性能,响应度为27.34 mA W^(-1),比探测率为3.62×10^(11)Jones,开关比为2029,上升/下降时间分别为0.71 s/0.55 s,相较于ZnO的光电性能(响应度为17.74 mA·W^(-1),比探测率为5.11×10^(10)Jones,开关比为63.6,上升/下降时间为11.76 s/1.49 s)分别提升提高了1.5倍、7倍、32倍。ZnO/Spiro-MeOTAD器件在550 nm处仍具有明显响应,响应度和比探测率分别为2.48 mA·W^(-1)和3.32×10^(10)Jones,对比ZnO器件提高了248倍和940倍。不同放置时间(1个月)和预处理温度(0~140℃)下光电流的变化,验证了Spiro-MeOTAD加入构筑p-n异质结,不仅可以显著提升ZnO基光电探测器的响应度、开关比和响应速度,同时使得探测器具有良好的稳定性,可以应用于较高温度工作环境。

关键词：光电探测器异质结旋涂法 ZnO Spiro-MeOTAD 自驱动

(111)取向纳米孪晶Cu的抗氧化性能及焊料润湿性

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金属学报 2024年第7期60卷 957-967页

作者：许增光周士祺李晓刘志权中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 中国科学院大学深圳先进技术学院深圳518055 深圳先进电子材料国际创新研究院深圳518103

在先进封装产业中,(111)取向纳米孪晶Cu ((111)nt-Cu)与一般随机取向多晶组织Cu (C-Cu)相比具有多种优势,包括高强度、出色的延伸率和良好的导电性。近年来,3D封装以及器件小型化的趋势对先进封装中电镀Cu材料理化性能提出了更加严苛的... 详细信息

在先进封装产业中,(111)取向纳米孪晶Cu ((111)nt-Cu)与一般随机取向多晶组织Cu (C-Cu)相比具有多种优势,包括高强度、出色的延伸率和良好的导电性。近年来,3D封装以及器件小型化的趋势对先进封装中电镀Cu材料理化性能提出了更加严苛的要求,C-Cu直接暴露在空气中容易氧化是先进封装制程中亟待解决的问题,(111)nt-Cu成为代替C-Cu的潜在方案。本工作从Cu基体的氧化层厚度和焊料在Cu基体上的润湿性2个方面,对电镀(111)nt-Cu和C-Cu的抗氧化性能进行了深入分析研究。运用TEM、XPS表征方法,对氧化层成分与厚度进行了测量;采用EBSD和FIB等手段对Cu基体表面的晶界以及晶粒尺寸进行了测量和分析;使用SEM对2种Cu基体/氧化层界面形貌进行了精细表征。结果表明,在250℃空气气氛下,(111)nt-Cu具有比C-Cu更好的抗氧化性能。氧化时间为9 min时,(111)nt-Cu氧化层厚度仅为C-Cu氧化层厚度的43.2%。氧化12 min后,(111)nt-Cu与纯Sn反应制作的焊点的接触角比C-Cu的小26.7%,且焊料铺展面积比C-Cu的大24.6%。2种Cu基体上都生成了含有纳米晶CuO和Cu2O两相混合结构氧化层。(111)nt-Cu具有更好的抗氧化性能,原因是(111)晶面和内部的孪晶界具有更低的表面能,并且其基体表面有更小的大角度晶界面积分数,有效地限制了Cu原子向外的扩散速率。

关键词： (111)取向纳米孪晶Cu 随机取向多晶Cu 抗氧化性焊料润湿性晶界扩散

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响应面法优化3D打印砂浆的性能

建筑材料学报 2024年第6期27卷 543-550页

作者：王开强零朝维李迪池胜锋胡春友中建三局集团有限公司中国建筑先进技术研究院湖北武汉430070

用响应面法分析了调凝组分与调黏组分对3D打印砂浆建造性和凝结时间的影响规律.结果表明:快硬硫铝酸盐水泥作为调凝组分能有效缩短砂浆的凝结时间;羟丙基甲基纤维素增稠剂与硅酸镁铝作为调黏组分可以提高砂浆的触变性,但会延缓砂浆的凝... 详细信息

用响应面法分析了调凝组分与调黏组分对3D打印砂浆建造性和凝结时间的影响规律.结果表明:快硬硫铝酸盐水泥作为调凝组分能有效缩短砂浆的凝结时间;羟丙基甲基纤维素增稠剂与硅酸镁铝作为调黏组分可以提高砂浆的触变性,但会延缓砂浆的凝结;基于响应面法采用线性模型和二次模型拟合砂浆建造性、开放时间和凝结时间,模型具有显著性;经过响应面优化,可配制出凝结时间可调、建造性良好且开放时间合适的3D打印水泥基材料.

关键词： 3D打印水泥基材料建造性开放时间凝结时间响应面法

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基于多模态信息融合的四足机器人避障方法

工程科学学报 2024年第8期46卷 1426-1433页

作者：吕友豪贾袁骏庄圆董琦中国科学技术大学先进技术研究院合肥230026 中国电子科学研究院北京100049

提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自... 详细信息

提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自身的传感数据和外部传感器数据中学习.该模型采用监督和非监督学习技术相结合的方法进行训练,以优化机器人在避障任务中的表现.此外,还创新地引入了Transformer层和注意力机制,使机器人能够有选择地关注相关的传感信息并过滤掉无关信息,提高在未知动态环境中的规划可靠性.该方法在具有不同障碍物、不平坦地形等具有挑战性的模拟环境中进行了评估.实验结果表明,所提出的方法相较于对照组可以显著提高四足机器人的避障成功率.此外,由于引入了注意力机制,所提出的算法在动态未知环境下也具有一定的可靠性,使其在实际应用中更加实用.本文的意义主要在于引入多模态信息融合技术和Transformer层,以提高机器人在避障任务中的表现.通过仿真环境的实验结果显示,该学习策略能够显著改善机器人的运动控制能力,并且多模态Transformer模型进一步增强了其性能使其具备优越的泛化性.此外,进一步的分析和可视化也表明了学习策略利用外部输入进行决策的有效性.

关键词：四足机器人路径规划强化学习信息融合 Transformer

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FastRMT:一种面向微体系结构创新的高速数据平面可编程系统

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计算机学报 2024年第2期47卷 473-490页

作者：杨翔瑞曾令斌刘忠沛陈颖文吕高锋杨程苏金树国防科技大学计算机学院长沙410072 湖南先进技术研究院长沙410006

网络数据平面可编程(Data Plane Programmability)给网络转发设备的数据平面赋予强大的可编程性,在不更换设备的情况下,可以动态部署新型机制与服务,例如路由转发核心机制、网络安全控制功能、网内计算加速服务等.由此,数据平面可编程... 详细信息

网络数据平面可编程(Data Plane Programmability)给网络转发设备的数据平面赋予强大的可编程性,在不更换设备的情况下,可以动态部署新型机制与服务,例如路由转发核心机制、网络安全控制功能、网内计算加速服务等.由此,数据平面可编程成为业界和学术界高度关注的新兴技术,并已在主流云服务提供商投入应用.可重构匹配表架构(Reconfigurable Match Table Architecture,RMT)由于出色的处理性能和采用P4语言灵活编程的特性,成为数据平面可编程的热点研究方向.然而,受困于RMT架构复杂的体系结构设计、芯片闭源的服务机制以及门槛较高的FPGA设计开发,使得RMT研究人员难以通过FPGA,对RMT创新设计以及100 Gbps以上真实性能场景进行敏捷验证.本文提出并实现了一种数据平面可编程系统FastRMT,首次开源了FPGA级的系统实现.FastRMT支持RMT架构可编程协议解析、自定义规则匹配、超长指令字的并发动作执行引擎等核心功能,支持P4语言对系统进行编程.FastRMT具备松耦合与模块化的特点,研究人员可以替换模块或者对系统进行动态重构,从而实现新型机制或体系结构的敏捷开发与验证.本工作包含交换机原型与网卡原型两种版本,支持主流FPGA芯片,系统可完成100 Gbps的报文线速处理能力,1500 B报文处理延迟仅为1.22μs,体现了FastRMT作为基础框架对微体系结构创新和生产线级别验证的优势和可行性.

关键词：数据平面可编程可重构匹配表微体系结构 FPGA原型可编程协议无关报文处理

Nd^(3+):GdScO_(3)晶体场能级及拟合分析

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物理学报 2024年第4期73卷 1-8页

作者：樊颖张庆礼高进云高宇茜黄磊刘耀安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室合肥230031 先进激光技术安徽省实验室合肥230037 中国科学技术大学合肥230022

采用提拉法生长出了钕掺杂钪酸钆晶体(Nd^(3+):GdScO_(3)),通过低温吸收光谱和室温发射光谱,对其中Nd^(3+)的实验能级进行分析指认,确定了Nd^(3+):GdScO_(3)的66个实验Stark能级,拟合了其自由离子参数和晶体场参数,拟合均方根误差为13.1... 详细信息

采用提拉法生长出了钕掺杂钪酸钆晶体(Nd^(3+):GdScO_(3)),通过低温吸收光谱和室温发射光谱,对其中Nd^(3+)的实验能级进行分析指认,确定了Nd^(3+):GdScO_(3)的66个实验Stark能级,拟合了其自由离子参数和晶体场参数,拟合均方根误差为13.17 cm^(–1).与Nd^(3+):YAP和Nd^(3+):YAG相比,Nd^(3+):GdScO_(3)的晶场强度较弱.弱的晶体场强度有可能是Nd^(3+):GdScO_(3)晶体具有优良激光特性的原因之一.本文数据集可在https://***/10.57760/sciencedb.15702中访问获取.

关键词： Nd^(3+):GdScO_(3)晶体晶体场参数能级拟合

响应面法优化3D打印砂浆建造性、开放时间与凝结时间

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建筑材料学报 2024年

作者：王开强零朝维李迪池胜锋胡春友中国建筑先进技术研究院中建三局集团有限公司

运用响应面试验设计方法分析调凝组分与调粘组分对3D打印砂浆建造性和凝结时间的影响规律。结果表明，快硬硫铝酸盐水泥作为调凝组分能有效缩短砂浆凝结时间；HPMC增稠剂与硅酸镁铝作为调粘组分可以提高砂浆触变性，但会延缓砂浆的凝结... 详细信息

运用响应面试验设计方法分析调凝组分与调粘组分对3D打印砂浆建造性和凝结时间的影响规律。结果表明，快硬硫铝酸盐水泥作为调凝组分能有效缩短砂浆凝结时间；HPMC增稠剂与硅酸镁铝作为调粘组分可以提高砂浆触变性，但会延缓砂浆的凝结；运用响应面分析方法，分别采用线性模型和二次模型拟合砂浆建造性和开放时间/凝结时间，模型具有显著性；经过响应面优化，可配制出凝结时间可调、建造性良好且开放时间合适的3D打印水泥基材料。

关键词： 3D打印水泥基材料建造性开放时间凝结时间响应面分析

ZnO/Spiro-MeOTAD异质结自驱动光电探测器的制备及性能（特邀）

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光子学报 2024年第7期 68-77页

作者：李朋凡黄雨欣俞学伟冯仕亮姜岩峰闫大为于平平江南大学先进技术研究院电子工程系

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点，被广泛用于光电探测器但响应速度较慢，采用Zn（TFSI）2和CNT∶TiO2作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI，以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能，采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探... 详细信息

ZnO具有高稳定性、低成本、宽带隙等优点，被广泛用于光电探测器但响应速度较慢，采用Zn（TFSI）2和CNT∶TiO2作为混合掺杂剂来代替Li-TFSI，以提高Spiro-MeOTAD的稳定性及光电性能，采用旋涂法制备了ZnO/Spiro-MeOTAD异质结构筑光电探测器。ZnO/Spiro-MeOTAD光电探测器在250～600 nm波长范围内，具有良好的自驱动特性。在0 V条件下，ZnO/Spiro-MeOTAD器件在368 nm的入射光照射下具有最高的光电性能，响应度为27.34 mA W-1，比探测率为3.62×1011Jones，开关比为2 029，上升/下降时间分别为0.71 s/0.55 s，相较于ZnO的光电性能(响应度为17.74 mA·W-1，比探测率为5.11×1010Jones，开关比为63.6，上升/下降时间为11.76 s/1.49 s)分别提升提高了1.5倍、7倍、32倍。ZnO/Spiro-MeOTAD器件在550 nm处仍具有明显响应，响应度和比探测率分别为2.48 mA·W-1和3.32×1010Jones，对比ZnO器件提高了248倍和940倍。不同放置时间（1个月）和预处理温度（0～140℃）下光电流的变化，验证了Spiro-MeOTAD加入构筑p-n异质结，不仅可以显著提升ZnO基光电探测器的响应度、开关比和响应速度，同时使得探测器具有良好的稳定性，可以应用于较高温度工作环境。

关键词：光电探测器异质结旋涂法 ZnO Spiro-MeOTAD 自驱动

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