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基于分段动态运动基元的机械臂轨迹学习与避障方法

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机器人 2024年第3期46卷 275-283页

作者：刘暾东张馨月林晨滢吴晓敏苏永彬厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

针对存在障碍物的复杂工作场景中所规划的机械臂运动轨迹与示教轨迹相似性不高的问题,提出一种基于分段DMP(动态运动基元)的轨迹学习与避障方法。首先利用DMP模型对示教轨迹编码生成一条学习轨迹,结合快速扩展随机树算法(RRT)在工作空... 详细信息

针对存在障碍物的复杂工作场景中所规划的机械臂运动轨迹与示教轨迹相似性不高的问题,提出一种基于分段DMP(动态运动基元)的轨迹学习与避障方法。首先利用DMP模型对示教轨迹编码生成一条学习轨迹,结合快速扩展随机树算法(RRT)在工作空间中获得能够顺利回归原始轨迹的避障路径;然后针对避障路径确定中间点进行分段DMP优化编码,学习生成具有一定泛化能力的复现轨迹;最后通过机械臂进行轨迹复现,实现保留原始轨迹特征的避障功能。通过手写体字母实验与六轴机械臂平台上的物块搬运实验进行验证,结果表明:DMP分段编码的能力有效解决了传统避障算法所造成的轨迹变形和特征破坏问题,与传统避障算法的轨迹相比,实验结果轨迹与示教轨迹的相似性有了明显提高,验证了所提方法的有效性。

关键词：示教学习轨迹学习动态运动基元快速扩展随机树避障轨迹

基于信息融合和多粒度级联森林模型的挖掘机作业阶段智能识别

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工程设计学报 2024年第1期31卷 42-49页

作者：苏德赢王少杰卜祥建饶红艳侯亮厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

为了解决挖掘机作业阶段识别方法可靠性较低的问题,提出了一种基于信息融合和多粒度级联森林模型(information fusion and multi-granularity cascade forest model,IFMCFM)的智能识别方法。利用信息融合技术将挖掘机作业阶段的类别概... 详细信息

为了解决挖掘机作业阶段识别方法可靠性较低的问题,提出了一种基于信息融合和多粒度级联森林模型(information fusion and multi-granularity cascade forest model,IFMCFM)的智能识别方法。利用信息融合技术将挖掘机作业阶段的类别概率向量与高重要度特征进行融合,形成新的识别特征;将新特征输入级联森林模型,采用不同比例的训练集对模型进行训练并对识别结果进行分析;将IFMCFM的识别结果与DAGSVM(directed acyclic graph support vector machine,有向无环图支持向量机)、PCA-SVM(support vector machine based on principal component analysis,基于主成分分析的支持向量机)、LIBSVM(library for support vector machines,支持向量机库)和LSTM(long short-term memory,长短期记忆)的识别结果进行对比。研究结果表明:当训练集比例为80%时,IFMCFM的识别准确率、召回率和F1(精确度和召回率的调和平均数)指标分别为95.00%,95.17%和95.02%,识别效果较优;相比于其他识别模型,IFMCFM的识别准确性和可靠性最高。IFMCFM可以有效地识别挖掘机作业阶段,具有较高的应用价值。

关键词：挖掘机作业阶段智能识别信息融合多粒度级联森林模型

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机器人加工误差分析及提高加工精度的方法

工具技术 2024年第4期58卷 135-140页

作者：孙健冬席文明黄沅松厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建省厦门市361005

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响... 详细信息

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响。采用新MDH法建立运动学模型,对位置和姿态关节进行解耦,利用解析法求取位置关节角,用牛顿迭代法求取姿态关节角。在工具标定时,建立机器人加工装备的数字化模型,利用实际装备与数字化装备的映射一致性,求取工具的安装与制造误差。采用新MDH法可方便设置基坐标系,易于计算初始零位值。实验结果表明,初始零位值补偿后,机器人本体和工具标定后的轨迹精度可以达到0.28mm。

关键词：机器人加工精度本体与工具标定初始零位值新MDH法映射一致性

基于cycleGAN的太阳电池电致发光图像数据增强方法

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液晶与显示 2024年第8期39卷 1057-1069页

作者：何翔杨爱军黎健生陈彩云游宏亮福建省计量科学研究院国家光伏产业计量测试中心福建福州350003 福建省计量科学研究院福建省能源计量重点实验室福建福州350003

针对光伏组件电致发光缺陷自动识别研究中训练用图像不足以及生成图像质量不佳的问题,采用cycleGAN生成了太阳电池EL缺陷图像,并与DCGAN生成的图像进行了综合性对比。将拍摄到的EL图像进行分类和数据增强形成训练集。接着采用训练集对cy... 详细信息

针对光伏组件电致发光缺陷自动识别研究中训练用图像不足以及生成图像质量不佳的问题,采用cycleGAN生成了太阳电池EL缺陷图像,并与DCGAN生成的图像进行了综合性对比。将拍摄到的EL图像进行分类和数据增强形成训练集。接着采用训练集对cycleGAN与DCGAN进行训练。最后,从生成图像的有效性、相似性和多样性3个角度对比了两个模型所生成的图像。实验结果表明,cycleGAN所生成的图像中,有效图像的占比显著高于DCGAN。与真实拍摄的图像相比,cycleGAN所生成图像的感官相似性极高,难以通过人眼分辨。cycleGAN所生成图像的FID指标显著低于DCGAN。采用cycleGAN生成图像训练的分类模型对真实拍摄图像的准确率达到93.45%,当训练集中混入少量真实拍摄图像时,该准确率提升至98.26%,显著高于DCGAN。cycleGAN生成图像的平均MS-SSIM指标显著低于DCGAN。采用cycleGAN进行太阳电池EL图像的数据增强是一种行之有效的方法,在有效性、相似性和多样性3方面显著优于DCGAN。

关键词：光伏组件太阳电池电致发光 cycleGAN DCGAN

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测

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温度对撞击器内颗粒沉积粒径影响的研究

力学学报 2024年第1期56卷 79-93页

作者：彭慧池辉徐聪尹招琴包福兵凃程旭中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 福建省计量科学研究院福州350003

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞... 详细信息

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞击器内的气-固两相流动进行数值模拟,使用有限体积方法(FVM)研究了在绝热和换热两种情况下,气溶胶温度变化(-40℃~60℃)对颗粒沉积率的作用,并分析其对颗粒粒径分离的影响.结果表明:在壁面绝热情况下,随着气溶胶温度的升高,颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率逐渐降低,颗粒收集数量减少;在气溶胶和壁面换热情况下,随着气溶胶温度的升高,大颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率降低,小颗粒正好相反.此外,不同气溶胶温度下的颗粒收集效率曲线存在一个交点,交点两侧大小颗粒的收集效率随温度的变化情况相反.通过研究温度对撞击器颗粒收集的影响,可以对颗粒分径结果进行修正,获得更精确的粒径分布.

关键词：惯性撞击器气溶胶温度颗粒沉积颗粒收集效率拉格朗日多相模型

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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

面向分子筛分的MXene层状纳滤膜的研究进展

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复合材料学报 2024年

作者：刘荣徐泽海张国亮浙江工业大学膜分离与水科学技术研究院

MXene是一类新型的二维过渡金属碳/氮化物材料，具有特殊的二维结构和优异的物化性质，如亲水性、抗菌性等，已被研究者们应用于高性能分离膜的构建，在众多分离体系中表现出良好的应用前景。不同于以往对MXene基分离膜的综述，本文从... 详细信息

MXene是一类新型的二维过渡金属碳/氮化物材料，具有特殊的二维结构和优异的物化性质，如亲水性、抗菌性等，已被研究者们应用于高性能分离膜的构建，在众多分离体系中表现出良好的应用前景。不同于以往对MXene基分离膜的综述，本文从层间复合材料类型和维度的视角出发，对MXene层状复合纳滤膜的研究进展进行总结，凝练出亟待解决的关键问题，为推动该领域的进一步发展提供指引。本文首先讨论了基于MXene的层状复合纳滤膜在实际分离应用中的基本要求，总结了不同类型和维度的纳米材料与MXene进行层间复合的研究进展，阐述了具有所需微观结构和多组分特性的MXene层状复合纳滤膜的设计策略。在此基础上，进一步介绍了MXene层状复合纳滤膜在海水淡化和废水处理等领域中的应用前景。最后，对MXene的层状复合纳滤膜所面临的挑战进行了分析，并概述了未来的研究和发展方向。

关键词： MXene 膜复合材料纳滤分子筛分

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电渗法地基处理应用探讨

公路 2024年第4期69卷 63-67页

作者：海维深杨晓林张经统周成段忠锐云南省公路科学技术研究院昆明市650000

电渗法在处理高含水量、低渗透性软土地基方面具有效率高、效果好等明显优势。对电渗法加固软土地基的基本原理进行了阐述;结合已有的文献研究,分析了电极材料、电势降、电极布置形式、通电方式和土体含盐量共5个因素对电渗效率的影响;... 详细信息

电渗法在处理高含水量、低渗透性软土地基方面具有效率高、效果好等明显优势。对电渗法加固软土地基的基本原理进行了阐述;结合已有的文献研究,分析了电极材料、电势降、电极布置形式、通电方式和土体含盐量共5个因素对电渗效率的影响;分析了电渗法在实际工程应用中面临的问题,并提出了相关建议,以期为电渗法在实际工程中的应用提供参考。

关键词：软土地基电渗法界面电阻排水固结电势