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基于多级隐空间信息约束的噪声人脸超分辨率算法

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控制与决策 2024年第5期39卷 1469-1477页

作者：滕辎于晓升吴成东东北大学机器人科学与工程学院沈阳110169

为了实现强噪声和模糊干扰下的低清人脸图像重建,提出一种基于多级隐空间信息约束的噪声人脸超分辨率算法.首先设计一个用于人脸有效信息提取的特征蒸馏网络,并通过统计性抗干扰模型和隐空间特征对比算法移除噪声等无效信息,构建一个具... 详细信息

为了实现强噪声和模糊干扰下的低清人脸图像重建,提出一种基于多级隐空间信息约束的噪声人脸超分辨率算法.首先设计一个用于人脸有效信息提取的特征蒸馏网络,并通过统计性抗干扰模型和隐空间特征对比算法移除噪声等无效信息,构建一个具有高噪声鲁棒性的人脸信息提取模型;然后,设计人脸重建网络,该网络利用提取的人脸特征重建高清人脸图像;最后,通过人脸身份嵌入模型和离散小波变换模型,分别从超球面身份度量空间和小波域进一步对重建人脸的身份信息和空间结构进行约束.实验结果表明,所提出的算法不仅能够有效去除高噪声环境下的人脸噪声,而且还能有效提升人脸图像分辨率,获得更高的峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio, PSNR)和结构相似度(structural similarity index, SSIM),具有较好的实用性.

关键词：特征蒸馏隐空间信息约束图像超分辨率图像去噪深度神经网络超球面度量空间小波变换

深度学习图像识别辅助原子力显微镜单细胞力学特性精准高效探测

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生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 468-480页

作者：吕晓龙李密中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 沈阳工业大学人工智能学院沈阳110870

目的原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具,特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法,从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识,是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实... 详细信息

目的原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具,特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法,从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识,是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实验技术存在着依赖人工、效率低下等不足,严重制约了其在生命科学领域的实际应用。本文通过将光学显微成像自动目标识别技术与AFM压痕技术结合,建立了单个游离态细胞及聚团生长细胞的力学特性精准高效测量方法。方法利用YOLO深度学习算法识别出光学图像中细胞的中心部位,并通过嵌入视觉转换器(ViT)模块的双UNet神经网络模型对细胞边缘部位进行精确分割,同时采用模板匹配算法对光学图像中AFM微球探针进行定位,在此基础上自动确定AFM探针上的微球针尖与细胞不同部位之间的空间位置关系,进而对细胞中心部位和边缘部位的力学特性进行快速测量。选取HEK 293(人胚胎肾细胞)和HGC-27(人未分化胃癌细胞)两种细胞进行验证实验,并利用Hertz模型对获取的力曲线进行分析以得到细胞杨氏模量。结果在深度学习光学图像自动识别导引下可将AFM探针准确移动至细胞不同部位(中心和边缘)进行力学特性测量,同时实验结果表明,本文提出的方法不仅可对单个游离态细胞进行可靠测量,也适用于聚团生长的细胞。结论深度学习图像识别在辅助AFM单细胞力学特性精准高效探测方面具有巨大潜力,将深度学习图像识别与AFM结合有助于发展面向生物医学应用的高通量单细胞力学特性测量方法。

关键词：原子力显微镜细胞力学特性光学图像深度学习杨氏模量微球探针

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碳纤维复合材料层合板三点弯曲疲劳性能

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 400-409页

作者：许良肖景厚宋万万周松沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳飞机工业(集团)有限公司53厂沈阳110034

对3种不同厚度的T700碳纤维复合材料多向层合板在2种应力比及3种应力等级下进行三点弯曲试验,对其三点弯曲静态与疲劳性能进行分析。采用不同方式对破坏后形貌进行观察。结果显示:材料厚度的增加使试样弯曲强度与模量增加,复合材料多向... 详细信息

对3种不同厚度的T700碳纤维复合材料多向层合板在2种应力比及3种应力等级下进行三点弯曲试验,对其三点弯曲静态与疲劳性能进行分析。采用不同方式对破坏后形貌进行观察。结果显示:材料厚度的增加使试样弯曲强度与模量增加,复合材料多向层合板的三点弯曲疲劳寿命与材料厚度成正比关系,与试验应力比、应力等级成反比关系。试样最终的疲劳破坏程度与疲劳寿命有关,疲劳循环数越多,层合板在横向和纵向的破坏越剧烈。同时,试样厚度越大,分层现象越明显,同时存在纤维拔出现象。

关键词：复合材料三点弯曲弯曲疲劳破坏形貌疲劳性能

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基于广义比例积分观测器的永磁同步电机鲁棒谐振预测电流控制

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2995-3006页

作者：杨帆赵希梅金鸿雁王晓东刘晓源沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169

针对永磁同步电机(PMSM)采用无差拍预测电流控制(DPCC)时,性能易受电机参数失配及死区效应的影响,该文提出一种基于广义比例积分(GPI)观测器的鲁棒谐振预测电流控制(RRPCC)方法。首先,分析PMSM参数失配将产生非周期扰动及逆变器死区效... 详细信息

针对永磁同步电机(PMSM)采用无差拍预测电流控制(DPCC)时,性能易受电机参数失配及死区效应的影响,该文提出一种基于广义比例积分(GPI)观测器的鲁棒谐振预测电流控制(RRPCC)方法。首先,分析PMSM参数失配将产生非周期扰动及逆变器死区效应会导致周期扰动,进而建立带有非周期和周期性扰动的PMSM精确数学模型;其次,基于内模原理,将包含扰动频率的谐振多项式嵌入电流预测模型,可有效地抑制周期性扰动;最后,采用GPI观测器估计由参数失配引起的集总扰动,并通过前馈补偿消除非周期扰动。实验结果表明,该方法能提高系统面对非周期及周期性扰动时的鲁棒性。

关键词：参数失配 GPI观测器周期扰动鲁棒谐振预测电流控制

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基于同步动态优化的移动机器人最优速度规划

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1556-1564页

作者：樊志伟贾凯张雷邹风山杜振军刘明敏中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049 沈阳新松机器人自动化股份有限公司辽宁沈阳110168

针对移动机器人在实际运动中受到运动极限的制约及非完整约束的影响,导致难以兼顾运动效率与执行器跟踪性能的问题,提出基于同步动态优化的速度规划方法.建立基于最优控制的速度规划方案,综合考虑机器人的车轮物理约束及车体规则约束.... 详细信息

针对移动机器人在实际运动中受到运动极限的制约及非完整约束的影响,导致难以兼顾运动效率与执行器跟踪性能的问题,提出基于同步动态优化的速度规划方法.建立基于最优控制的速度规划方案,综合考虑机器人的车轮物理约束及车体规则约束.提取约束生成器中的1、2阶约束,根据可达性分析,通过线性规划过程,递推得到参考轨迹,为数值优化提供初始猜测.考虑约束生成器中的3阶约束,采用约束松弛方法,通过基于内点法的同步迭代优化,得到最优配速方案.通过数值及仿真实验验证了以上算法,实验结果表明,移动机器人在运动效率上可以达到车轮物理极限或车体规则极限,在执行器跟踪性能上可以将路径位置误差减小20%以上,保证了运动过程平稳光滑.

关键词：移动机器人速度规划加加速度约束同步动态优化可达性分析

氩气环境对激光诱导击穿光谱法检测钢中C、P、S元素的影响研究

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光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2834-2839页

作者：张佳伟吴东升周洋李洋孙兰香沈阳理工大学辽宁沈阳110159 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 辽宁辽河实验室辽宁沈阳110169

激光诱导击穿光谱技术在实现钢水成分在线分析上展现了强大的应用潜力。然而,在测量钢中非常重要的C、P、S组成元素时,由于其有效的发射谱线无法在空气中远距离传输,这些元素的探测一直是个挑战。该论文工作研究了在1.5 m长探枪下,探枪... 详细信息

激光诱导击穿光谱技术在实现钢水成分在线分析上展现了强大的应用潜力。然而,在测量钢中非常重要的C、P、S组成元素时,由于其有效的发射谱线无法在空气中远距离传输,这些元素的探测一直是个挑战。该论文工作研究了在1.5 m长探枪下,探枪中氩气环境对检测钢中C、P、S元素的影响规律,发现氩气流量过大或过小都不利于光谱测量,在气流量设置为11 L·min^(-1)时,获得的光谱最稳定且谱线强度最大。使用14个标准钢样本,在最优气流量下对C、P、S三种元素实现了明显检出以及定量分析。通过内标标定后,三种元素获得的检出限(LOD)分别为0.009%、0.04%、0.015%,相对标准偏差(RSD)分别为2.34%、1.05%、1.01%,相关系数(R)分别为0.998、0.997、0.987,均方根误差(RMSE)分别为0.02%、0.02%、0.03%。该论文研究成果验证了该探枪设计的有效性,为实现钢水成分中C、P、S在线分析提供了重要的设计依据。

关键词：激光诱导击穿光谱真空紫外光谱长距离氩气流量元素检测碳磷硫

面向协作机器人的零力控制与碰撞检测方法研究

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 1-10页

作者：赵彬吴成东孙若怀姜杨吴兴茂东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 新松机器人自动化股份有限公司辽宁沈阳110168 东北大学机器人科学与工程学院辽宁沈阳110169

在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭... 详细信息

在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭罗斯(Newton−MP)通用的逆运动学算法,将逆运动学问题转化为Newton−MP法的迭代求解问题。其次,针对协作机器人的零力控制问题,通过同时考虑摩擦力形成完整动力学方程。同时,建立基于加速度3次摩擦力模型的完全动力学方程,采用遗传算法对摩擦力模型进行多参数辨识。再次,提出基于One-class卷积神经网络的碰撞检测方法,构建无碰撞数据集。One-class卷积神经网络在特征空间中引入伪负高斯数据,并使用2元交叉熵损失对网络进行了训练。One-class卷积神经网络碰撞检测方法成功地补偿了模型不确定的动态影响,解决了传统碰撞检测方法建模不准确的问题。最后,通过实验证明,提出的Newton−MP优化方法具有良好的性能,绝对误差达到0.00013 mm。与理想摩擦力模型进行对比,采用基于速度的3次摩擦力模型拟合出的摩擦力能够更好适用于零力控制。将外力矩观测器与One-class卷积神经网络碰撞检测进行优缺点分析,可以证明,One-class卷积神经网络可以在不依靠模型的情况下,准确地检测机器人的异常碰撞。

关键词：动力学协作机器人 One-class卷积神经网络摩擦参数辨识

沈阳重型机器厂和沈阳机电学院同右倾翻案风对着干试验成功等离子加热切削

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沈阳工业大学学报 1976年 117-118页

反击右倾翻案风的伟大斗争,以雷霆万钧之力推动着工业生产和科研工作的发展。一项具有世界先进水平的新技术——等离子加热切削,不久前在沈阳重型机器厂生产验证成功。用这种方法加工高锰钢另件,效率比冷切削提高七至十倍,为等离子技术... 详细信息

反击右倾翻案风的伟大斗争,以雷霆万钧之力推动着工业生产和科研工作的发展。一项具有世界先进水平的新技术——等离子加热切削,不久前在沈阳重型机器厂生产验证成功。用这种方法加工高锰钢另件,效率比冷切削提高七至十倍,为等离子技术在金属切削加工中广泛应用闯出了路子。这是沈阳重型机器厂和沈阳机电学院广大工人、干部、技术人员和革命师生,在厂、校党委领导下,在省、市有关领导机关的关怀和支持下,同右倾翻案风对着干,坚持厂校结合、开门办科研的丰硕成果,是对邓小平推行修正主义路线,大搞翻案复辟活动的有力回击。

关键词：沈阳加热切削等离子技术金属切削加工等离子加热辽宁金属切削金属加工电加热重型机器厂试验成功

基于光束偏转法的原子力显微镜探针一致性装配系统研究

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光学精密工程 2024年第2期32卷 137-147页

作者：张宝良梁文峰杨铁于鹏沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169

为解决原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题,本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致,进而实现免去AFM系统换针后调整光路... 详细信息

为解决原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题,本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致,进而实现免去AFM系统换针后调整光路步骤。该系统的光路一致性组件采用光束偏转法对探针位置与偏转进行放大与监测,并使用高精度位移与角度调节平台进行探针相对于探针夹的方位调整。通过实物搭建对探针一致性效果进行了验证,并对紫外光(Ultraviolet,UV)胶水固化过程导致探针位置偏移影响;探针不同偏移量时产生的探测器噪音对AFM系统成像质量影响进行了系统分析。实验结果表明:经由该系统装配的探针平均位置精度接近1.1μm;并且在AFM系统中更换一致性探针仅需8 s。该系统实现了高精度且质量稳定的探针一致性装配,极大地简化了AFM系统重新校准光路的操作步骤,其与自动换针装置配合可有效提升工业计量型AFM的操作与测量性能。

关键词：原子力显微镜探针装配光束偏转法微米级位移调节