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一种多模式轮腿移动机器人的设计与分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 12-23页

作者：李晋馥于泽连宾宾天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一... 详细信息

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一般.且机身易与障碍物发生碰撞,无法在具备良好的爬坡能力的同时保证跨越障碍物的效率.针对上述问题,本文提出了一种采用多连杆可变形机构作为机身的轮腿式移动机器人.在设计机器人轮腿及可变形机身的基础上,建立机器人整体运动学模型,据此规划机器人3种运动模式:同步步态、翻滚步态和蜷曲-伸展步态.开展机器人在典型地形(平坦地面、松软地形、上升坡度、下降坡度、障碍物)下的运动性能分析,揭示机器人结构参数与地形特征(爬坡角度、障碍物高度)映射关系.最后基于理论分析结果搭建物理样机并开展实验.实验结果表明,本文所设计的多模式轮腿移动机器人的最大爬坡角度和越障高度分别为44°和28 mm,具有良好的爬坡能力与越障性能.此外,得益于多模式运动特点,机器人在包含平坦地面及松软地形在内的多地形下均具有良好的通过性,验证了机器人方案的可行性.本文为多模式轮腿运动机器人的设计与应用提供有益参考.

关键词：多模式移动机器人轮腿式移动机器人运动学建模实验研究

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基于偏振成像的青椒新鲜度无损检测方法研究

南京农业大学学报 2025年

作者：郑硕黄敏朱启兵江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室

[目的] 本研究提出了基于偏振成像技术的青椒新鲜度快速无损检测方法，旨在改善普通RGB成像技术受复杂光照干扰导致的分类准确率偏低的问题。[方法]以青椒品种‘瑞宝薄脆800’为样品，利用分焦平面偏振相机同步获取青椒在4个偏振方向（... 详细信息

[目的] 本研究提出了基于偏振成像技术的青椒新鲜度快速无损检测方法，旨在改善普通RGB成像技术受复杂光照干扰导致的分类准确率偏低的问题。[方法]以青椒品种‘瑞宝薄脆800’为样品，利用分焦平面偏振相机同步获取青椒在4个偏振方向（0°、45°、90°和135°）下的偏振图像；基于K-means聚类和主成分分析对失重率、转红指数和感官评分3个指标进行分析，获得样本的新鲜度等级标签，并由此对图像数据集进行标签划分；构建了两种基于图像灰度共生矩阵的机器学习分类模型和多种轻量级神经网络分类模型。[结果]相比于普通的RGB图像，偏振图像能够有效减少光照反射的干扰，准确捕捉青椒新鲜度变化过程中的纹理和颜色变化；基于偏振图像的分类模型在新鲜度分类中表现出更高的准确性（分类精度由基于RGB图像的不足80%提高到大于95%），特别是MobileNet V2模型，在偏振图像上的分类准确率达到了98.98%。[结论]偏振成像技术在复杂光线环境下能提供比普通RGB成像更准确的色彩和细节信息，显著提升图像质量，本研究展现了偏振成像技术与深度学习的结合在青椒新鲜度检测任务中的优越性能，为青椒新鲜度的快速无损检测提供了一个可行的方案。

关键词：偏振成像青椒新鲜度深度学习无损检测

中空连续体机械臂的设计与主从任务转换避障控制

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 24-35页

作者：万淑敏孙长超袁培康常乐康荣杰天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350

连续体机械臂具有优良的弯曲性能和柔顺灵活性,表现出了独特的环境适应性和人机交互安全性,在微创手术、灾后救援、狭窄空间检修等非结构化环境及家庭服务领域具有广阔的应用前景.然而,连续体机械臂的中央脊椎骨占据其内部空间,模块单... 详细信息

连续体机械臂具有优良的弯曲性能和柔顺灵活性,表现出了独特的环境适应性和人机交互安全性,在微创手术、灾后救援、狭窄空间检修等非结构化环境及家庭服务领域具有广阔的应用前景.然而,连续体机械臂的中央脊椎骨占据其内部空间,模块单元冗余且运动耦合导致避障运动困难等问题妨碍了其在实际场景中的应用.针对以上问题,设计了内部中空的丝驱动连续体机械臂,为末端执行器的电液气管线留置出了充足的物理空间,并通过鲍登管在结构上实现了模块单元间的运动解耦;考虑丝驱动连续体机械臂的弯曲特性,建立了解耦后的简化运动学模型和运动学闭环控制算法;构造了评估空间障碍物与连续体机械臂最短距离的计算方法;在传统变构型避障运动控制的基础上,提出了基于主从任务转换的避障控制算法,能够在末端轨迹跟踪约束下,实现对障碍的躲避,同时也可暂时舍弃对给定末端轨迹的跟踪以躲避位于末端运动轨迹附近的障碍物.仿真和实验结果表明:所设计的连续体机械臂具有良好的运动能力,轨迹跟踪控制的末端位置平均误差为2.510 mm,仅为连续体机械臂长度的0.32%;提出的主从任务转换避障控制算法有效,能够准确评估末端运动与避障运动的优先级,相关研究工作为连续体机械臂的设计和运动控制提供了新的参考和思路.

关键词：连续体机械臂解耦避障主从任务转换

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多实例学习在医学图像分析中的应用进展

集成技术 2025年

作者：谢卓恒伊鸣黄新瑞北京大学基础医学院生物物理学系北京大学神经科学研究所教育部神经科学重点实验室和国家卫生健康委员会神经科学重点实验室

多实例学习（Multiple Instance Learning， MIL）作为一种弱监督学习方法，近年来在医学图像分析领域得到了广泛应用。本文综述了MIL在全切片图像（Whole Slide Images， WSI）中的应用进展，详细分析了其在肿瘤检测、亚型分级和生存... 详细信息

多实例学习（Multiple Instance Learning， MIL）作为一种弱监督学习方法，近年来在医学图像分析领域得到了广泛应用。本文综述了MIL在全切片图像（Whole Slide Images， WSI）中的应用进展，详细分析了其在肿瘤检测、亚型分级和生存预测中的重要角色。MIL不仅在弱监督学习中具有独特优势，也通过引入新的机制优化和拓展方法以适应更多的应用场景，文章综述了部分应用广泛或独具优势的优化拓展模型，并介绍了它们各自的技术特点及具体应用场景。此外，本文还介绍了MIL在多模态医学图像分析中的应用进展和技术进步。最后，对多实例学习目前研究进展进行了总结并展望其未来发展。

关键词：图像分析多实例学习医学图像机器学习深度学习

一种ku波段携带轨道角动量的六边形反射型超表面

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光通信技术 2025年

作者：罗熳冯瑞谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室

为了满足光通信技术研究的需要，本文研究设计了一种工作在ku波段的六边形反射型超表面。提出的超表面为无源线极化超表面，其结构为单层，顶层为实现相位控制的铜层金属层，底层为金属背板，中间介质层为聚酰亚胺，厚度为1mm。组阵后... 详细信息

为了满足光通信技术研究的需要，本文研究设计了一种工作在ku波段的六边形反射型超表面。提出的超表面为无源线极化超表面，其结构为单层，顶层为实现相位控制的铜层金属层，底层为金属背板，中间介质层为聚酰亚胺，厚度为1mm。组阵后的超表面在14GHz频点下仿真得到的电场相位呈一模态涡旋状分布，电场幅度呈“甜甜圈”状，其中心位置存在明显电场强度为0的点，仿真结果与设计吻合。对超表面进行加工测试，同样也得到了一模态的涡旋相位分布，其中心位置电场强度仍存在零点，该超表面实物测试与仿真结果基本吻合。

关键词：轨道角动量涡旋电磁波六边形反射型超表面 ku波段无源线极化

计入空间可转移性的社区共享充电桩总负荷预测

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电力系统及其自动化学报 2025年

作者：杜漾腾辛洁晴王简王承民上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室

针对社区车辆易因邻近站点拥挤而转移充电站点的现象，提出一种计入空间转移性的社区共享充电桩总负荷预测方法。首先采用混合高斯模型和核密度估计分析电动汽车时空分布概率；基于排队模型分析车辆在站点的等待时间，构建计入路长、路... 详细信息

针对社区车辆易因邻近站点拥挤而转移充电站点的现象，提出一种计入空间转移性的社区共享充电桩总负荷预测方法。首先采用混合高斯模型和核密度估计分析电动汽车时空分布概率；基于排队模型分析车辆在站点的等待时间，构建计入路长、路况的转移路径优选法，确定车辆在空间转移中的用时和电耗，用Logistic函数描述考虑转移时间成本影响的车辆转移概率，据此对充电时间和充电量实施修正，得到社区共享充电桩总负荷预测结果。针对我国某实际社区实施案例分析，并与传统方法预测结果对比，结果表明本文方法预测结果在峰值大小和发生时间上都与实际情况更相符，提高了社区共享充电桩负荷预测的准确度。

关键词：电动汽车社区共享充电桩空间转移概率充电负荷预测蒙特卡洛模拟

内蒙古地区自然发酵乳中乳酸菌的分离鉴定及优良菌株筛选

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食品与发酵工业 2025年第1期51卷 11-17页

作者：雷雪艳赵丽霞李瑜刘文俊内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室农业农村部奶制品加工重点实验室内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室内蒙古呼和浩特010018

鲜乳及其发酵乳是牧民日常饮食中主要的营养物来源之一,其中含有丰富的乳酸菌资源。为了从纯培养角度了解不同乳源中乳酸菌的菌群结构并获取其中宝贵的乳酸菌菌种,该研究采用纯培养技术从内蒙古牧区21份样品中分离得到411株乳酸菌,包括1... 详细信息

鲜乳及其发酵乳是牧民日常饮食中主要的营养物来源之一,其中含有丰富的乳酸菌资源。为了从纯培养角度了解不同乳源中乳酸菌的菌群结构并获取其中宝贵的乳酸菌菌种,该研究采用纯培养技术从内蒙古牧区21份样品中分离得到411株乳酸菌,包括10个属,21个种。其中乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)分离株的数量最多,其次为瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)和马乳酒样乳杆菌(Lactobacillus kefiranofaciens)。优势菌群分析发现不同乳源的菌群结构差异较大,酸马乳的菌群多样性最丰富,马乳酒样乳杆菌是其优势菌种之一。根据酸马乳低pH值、低酒精含量的特点,从93株马乳酒样乳杆菌中筛选出4株在低pH值(pH 3.0)和6%(体积分数)乙醇环境下耐受性较好的菌株,然后进一步研究其人工胃肠液耐受性、乙醇耐受性和对3种食品中常见致病菌的抑菌能力。最终筛选出2株马乳酒样乳杆菌分别为:IMAU12331与IMAU12208,具有较好的耐受性和抑菌特性,可作为潜在益生菌开发利用,具有较高的潜在应用价值。

关键词：乳酸菌分离鉴定菌株筛选耐受性抑菌特性

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二维有自由面渗流问题的等几何分析求解

计算力学学报 2025年

作者：王闯江巍欧阳晔吴怡郑宏三峡库区地质灾害教育部重点实验室防灾减灾湖北省重点实验室三峡大学土木与建筑学院北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

采用传统移动网格法求解有自由面渗流问题时，自由面迭代修正引发的计算网格调整由于受有限元单元形状限制往往不便。借鉴等几何结构优化的思路，将自由面确定问题视为饱和区上界曲线的位置优化问题。针对二维问题将饱和区表征为NURBS... 详细信息

采用传统移动网格法求解有自由面渗流问题时，自由面迭代修正引发的计算网格调整由于受有限元单元形状限制往往不便。借鉴等几何结构优化的思路，将自由面确定问题视为饱和区上界曲线的位置优化问题。针对二维问题将饱和区表征为NURBS曲面，使用等几何分析求解渗流场，以自由面控制点水头值和纵坐标差异最小为目标进行优化，获得最终的自由面位置。通过将自由面控制点纵坐标修改为其水头值实现自由面的更新，渗流区域的NURBS曲面将自动重新生成从而完成计算网格调整。采用均质矩形土坝、均质梯形土坝、非均质矩形土坝等数值算例验证本文方法的有效性和实用性。结果表明：本文提出方法可有效求解二维有自由面渗流问题且具备良好的数值精度；同时可实现自由面修改后计算网格的实时快捷更新，克服传统移动网格法网格调整不便的局限性。

关键词：有自由面渗流问题移动网格法等几何分析优化

马尾松林土壤磷赋存形态及其对含phoD基因解磷细菌群落的影响

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中国环境科学 2025年

作者：李绍隆屠豪阳阮艳萍赵亮林敦梅重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室

磷元素是影响植物生长的重要因子之一，且不同磷赋存形态会影响磷元素的有效性.含编码碱性磷酸酶基因（phoD）的细菌能通过分泌碱性磷酸酶促进土壤有机磷的分解从而在土壤磷循环过程中发挥重要作用.本研究测定了重庆主城区内8个代表性... 详细信息

磷元素是影响植物生长的重要因子之一，且不同磷赋存形态会影响磷元素的有效性.含编码碱性磷酸酶基因（phoD）的细菌能通过分泌碱性磷酸酶促进土壤有机磷的分解从而在土壤磷循环过程中发挥重要作用.本研究测定了重庆主城区内8个代表性马尾松林样地表层土壤(0～10cm)不同赋存形态磷元素含量并基于高通量测序技术研究了含phoD基因的细菌群落特征.结果表明，研究区马尾松林表层土磷含量较低，其中无机磷形态含量分布为闭蓄态磷(O-P)>铁结合磷(Fe-P)>铝结合磷(Al-P)>钙结合磷(Ca-P)>可交换态磷(Ex-P)，并呈现“冬高夏低”的季节变化格局.含phoD基因细菌群落优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes).相关分析表明含phoD基因细菌多样性与Al-P之间存在显著负相关关系(P科学基础和实践指导.

关键词：马尾松林磷赋存形态 phoD基因解磷细菌多样性