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基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京市计算智能与智能系统重点实验室教育部数字社区工程研究中心

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义，是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战，楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征，导致仿人机... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义，是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战，楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征，导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云，基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取；其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况，构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作；最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明，本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%，且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度，能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计

低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 101-109页

作者：余文轩范美妤金浏杜修力清华大学土木水利学院北京100084 城市减灾与防灾防护教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(... 详细信息

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

关键词：玄武岩纤维混凝土极端低温纤维含量劈裂拉伸尺寸效应

1984—2021年黄河口及邻近海域悬浮物锋面变化特征及影响因素研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 25-38页

作者：郝祚千陈民强赵盖博任兆鹏江文胜王涛胡连波边昌伟中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中山大学海洋科学学院广东珠海528478 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 青岛市气象局山东青岛266003 中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266100

本研究利用Landsat卫星遥感数据提取了1984—2021年黄河口及其邻近海域的悬浮物锋面(Suspended sediment fronts,SSF),并分析了SSF位置的季节和年代际变化特征。结果表明,SSF的位置存在显著的季节变化,冬季距河口最远而夏季距河口最近,... 详细信息

本研究利用Landsat卫星遥感数据提取了1984—2021年黄河口及其邻近海域的悬浮物锋面(Suspended sediment fronts,SSF),并分析了SSF位置的季节和年代际变化特征。结果表明,SSF的位置存在显著的季节变化,冬季距河口最远而夏季距河口最近,平均距离分别为45.6与24.2 km。通过黄河口海域表层悬浮物浓度的年代际变化推测SSF在1984—2021年向河口方向收缩了大约25.6%。黄河口附近气象站的风速分析结果表明,风速在近40年的减小是SSF向河口收缩的主要原因;黄河入海水沙虽然也存在显著下降的趋势,但对黄河口SSF年代际变化的直接影响很小。

关键词：悬浮物锋面 Landsat卫星黄河口年代际变化悬浮物浓度

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长江入海热通量及其生态效应

北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 682-690页

作者：尹航杨善卿梁恩航李斌教育部水沙科学重点实验室北京大学环境科学与工程学院环境工程系北京100871

通过对陆地卫星Landsat 5,7,8长时间序列遥感影像资料的提取和分析,采用实用单通道算法反演1997—2016年长江入海口逐月的长序列水温数据集,同时基于全球径流数据,核算同期长江河口处的多年月均热通量,分析其时空变化规律及对气候变化... 详细信息

通过对陆地卫星Landsat 5,7,8长时间序列遥感影像资料的提取和分析,采用实用单通道算法反演1997—2016年长江入海口逐月的长序列水温数据集,同时基于全球径流数据,核算同期长江河口处的多年月均热通量,分析其时空变化规律及对气候变化和人类热排放的响应特征。在此基础上,结合全球海洋表面温度数据和哥白尼全球海洋颜色与生物–地球–化学数据集,探究长江入海热通量变化对近海水温和近海生态环境的影响。结果表明,长江河口热通量总值为77.5EJ/年,热通量的季节性变化明显,对近海的热作用以输“热”为主,显著强于其他典型大河系统,预计年均向近海输入6.1EJ的热量,增温效应明显。相较海岸带,长江口对近海水域温度的影响程度更大,影响的空间范围更远。可将近海水温的空间影响划分为两个梯度,即温度下降的河流强作用带(0~40km)以及温度上升的海洋强作用带(40km以上)。1997-2016年间,长江口的近海水域温度整体上呈现先增后减的变化规律。进一步的分析表明,长江河口热通量的变化对近海水温产生深刻影响(R^(2)=0.7495),同时与近海初级生产力密切相关(R^(2)=0.9651),说明长江对近海的热输入是调控近海热环境和生态环境的重要因素。

关键词：长江口热通量环境遥感近海生态环境

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三门峡水库运行模式对黄河下游水环境的影响

水利学报 2004年第9期35卷 9-17页

作者：韦洪莲倪晋仁王裕东北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室北京100871

根据黄河下游在三门峡水库20世纪70年代投入运行后的实测资料,考虑水库的不同运行模式以及下游支流的入汇作用,研究了水库对黄河下游的水环境的影响。注意到黄河灌溉用水的主导作用,以河水中离子总量为指标,分析了三门峡水库运行对黄河... 详细信息

根据黄河下游在三门峡水库20世纪70年代投入运行后的实测资料,考虑水库的不同运行模式以及下游支流的入汇作用,研究了水库对黄河下游的水环境的影响。注意到黄河灌溉用水的主导作用,以河水中离子总量为指标,分析了三门峡水库运行对黄河下游水质的影响。考虑到断流是黄河下游最为突出的生态问题,以全年断流总长度为指标,分析了三门峡水库运行对断流严重程度的影响。研究表明,黄河下游各站离子总量与三门峡水库运行模式以及三门峡-花园口间支流入汇条件有着密切的关系,而且断流严重程度主要受到水库运行模式的控制,据此提出了有利于降低离子总量和减轻断流严重程度,同时又兼顾发电和防洪的三门峡水库推荐运行模式。

关键词：环境影响黄河三门峡断流水电离子总量

那仁郭勒河流域地表水与地下水储量变化响应研究

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北京大学学报（自然科学版） 2021年第2期57卷 371-380页

作者：王玥王易初倪晋仁北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室北京100871

基于2001—2016年的地表水和地下水储量数据,分别从年尺度和季节尺度研究那仁郭勒河流域地表水与地下水资源变化趋势,分析地表水与地下水的响应关系及其影响因素。结果表明,那仁郭勒河流域地表水储量和地下水储量变化趋势分布不均匀,季... 详细信息

基于2001—2016年的地表水和地下水储量数据,分别从年尺度和季节尺度研究那仁郭勒河流域地表水与地下水资源变化趋势,分析地表水与地下水的响应关系及其影响因素。结果表明,那仁郭勒河流域地表水储量和地下水储量变化趋势分布不均匀,季节差异明显。地表水–地下水储量变化响应在流域北部集中呈现“地表水稳定–地下水减少”的趋势,在库拉克阿拉干河段呈现“地表水减少–地下水增加”的趋势,在尾闾地区东西台吉乃尔湖分别呈现“地表水稳定–地下水增加”和“地表水减少–地下水减少”的趋势。水储量变化的主要影响因素包括温度、土壤断面厚度、灌溉面积及人口密度。流域内不同区域的地表水与地下水储量变化响应特征具有很大的差异,对二者之间的典型非一致性响应关系的深入认识有助于实现流域地表水与地下水联合管理及生态环境保护。

关键词：那仁郭勒河地表水地下水趋势响应

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高含沙水体中黄土吸持和释放铜的机理

环境科学 2003年第3期24卷 79-84页

作者：张岚倪晋仁孙卫玲赵蓉北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室北京100871

研究了高含沙体系中不同环境因素条件下黄土中铜的吸持和释放机理 .实验结果表明 ,黄土对铜的专性吸附和对铜的碳酸盐、氢氧化物等的沉淀作用很强 ,使黄土对铜有很强的吸持能力 .黄土中铜的吸持量随着水体离子强度的增加而减小 ,且支持... 详细信息

研究了高含沙体系中不同环境因素条件下黄土中铜的吸持和释放机理 .实验结果表明 ,黄土对铜的专性吸附和对铜的碳酸盐、氢氧化物等的沉淀作用很强 ,使黄土对铜有很强的吸持能力 .黄土中铜的吸持量随着水体离子强度的增加而减小 ,且支持电解质阳离子电荷数不同对铜吸持的影响也不同 .黄土中吸持的铜在中性盐溶液中释放率小于 4 % ,且随溶液离子强度的增加而增加 .pH是影响铜释放的最重要因素 ,酸性溶液中铜的释放量大于70 % ,铜释放量随释放溶液 pH的降低而增加 .水土体系 pH恒定时 ,铜吸持量相同的等量黄土 ,释放溶液体积越多 ,铜的释放量和释放率越高 ;相同含沙量条件下 ,吸持量越大。

关键词：黄土铜吸持释放离子强度 pH

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固定化曝气生物滤池处理采油废水

环境科学 2006年第6期27卷 1155-1161页

作者：赵昕汪严明叶正芳倪晋仁北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室北京100871

采用一种特殊载体固定复合微生物B350M在曝气生物滤池反应系统中处理采油废水.废水中的盐度>0.5%,N、P营养缺乏,有机物浓度较低.在HRT为4h、COD容积负荷为1.07 kg/(m3.d)的条件下,小试反应装置稳定运行142d,处理效果良好,石油类、TOC、... 详细信息

采用一种特殊载体固定复合微生物B350M在曝气生物滤池反应系统中处理采油废水.废水中的盐度>0.5%,N、P营养缺乏,有机物浓度较低.在HRT为4h、COD容积负荷为1.07 kg/(m3.d)的条件下,小试反应装置稳定运行142d,处理效果良好,石油类、TOC、COD和H2S的平均降解效率分别达到90.5%、74.4%、85.6%和100%.GC-MS分析表明,进水中含有机物27种,其中烷烃类23种,芳烃类4种.此反应系统可以将大分子量烷烃类物质(C18H38至C28H58),尤其是其中的支链烷烃切碎形成小分子量物质,并有效地处理菲等多环芳烃.反应系统中,生态多样性丰富,载体为微生物提供了良好的水、气环境,抵御盐度、有机污染物的毒害作用,并可以固定丝状菌,因而避免出现污泥膨胀,出水SS过高等影响出水水质的情况.

关键词：固定化曝气生物滤池采油废水

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无机盐强化烷基多苷清洗石油污染土壤的机理

物理化学学报 2009年第10期25卷 2026-2033页

作者：韩梅籍国东倪晋仁北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室北京100871

研究了无机盐对一种烷基多苷(APG)产品APG1214物理化学性质的影响,以期解释无机助剂对APG1214清洗老化石油污染土壤的强化作用.实验发现无机助剂能够显著降低APG1214的临界胶束浓度(CMC)和浊点,提高其表面活性,对除油过程有促进作用.利... 详细信息

研究了无机盐对一种烷基多苷(APG)产品APG1214物理化学性质的影响,以期解释无机助剂对APG1214清洗老化石油污染土壤的强化作用.实验发现无机助剂能够显著降低APG1214的临界胶束浓度(CMC)和浊点,提高其表面活性,对除油过程有促进作用.利用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)研究了无机助剂对APG1214聚集体流体力学半径(Rh)和形态的影响,发现低浓度无机助剂可减小APG1214聚集体尺寸,而高浓度助剂则增加聚集体尺寸.研究结果显示出APG1214与常见非离子表面活性剂不同的特性.洗油后溶液中表面活性剂聚集体的Rh分布明显变窄,但平均半径有所增加;TEM观察显示,洗油后溶液中囊泡壁明显变厚,证明增溶是APG1214去除石油污染物的一条途径.本实验得到的结论为APG1214在石油污染土壤修复方面的应用提供了依据,并为在其他领域更好地利用这类绿色表面活性剂提供了参考.

关键词：临界胶束浓度烷基多苷无机盐浊点囊泡