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[期刊] 林业科学
[作者]
刘存根 周玉成 刘晓平 葛浙东 罗瑞
【目的】研制一种CT扫描攀爬机器人,以实现对古建筑木立柱的CT扫描。【方法】首先,提出CT扫描攀爬机器人的环抱式+旋转机构结构,介绍机器人沿木立柱攀爬的过程,完成机器人控制系统结构设计;然后,采用耦合PD控制算法进行机器人水平伸缩关节力控制研究,采用耦合分段PID同步控制算法进行机器人垂直伸缩关节同步控制研究,实现旋转关节的速度控制;最后,依托所研制的CT扫描攀爬机器人,进行功能测试和控制效果分析。【结果】CT扫描攀爬机器人沿木立柱上下攀爬过程中,水平伸缩关节由初始位置到接触状态的接触检测力为50 N;夹持力设定值为5 000 N时,实际夹持力控制精度可达96.2%,机器人负载能力大于60 kg。垂直伸缩关节位移同步平均误差小于0.5 mm。角速度设定值为3(°)·s~(-1)时,旋转关节角速度最大稳态误差为0.116(°)·s~(-1),平均误差为0.003(°)·s~(-1),均满足CT扫描成像要求。【结论】所研制的CT扫描攀爬机器人可沿古建筑木立柱向上或向下攀爬,并通过旋转体携带CT扫描仪对木立柱进行360°CT扫描,进而完成断层图像重建,可准确评价木立柱的内部特征及健康、安全状况。
关键词：
攀爬机器人 CT扫描 古建筑 木立柱
[期刊] 林业科学
[作者]
刘存根 周玉成 刘晓平 张连滨 刘传泽
【目的】提出一种CT扫描攀爬机器人水平伸缩关节夹持力模糊PID控制算法,以实现其夹持力的精确控制,增强对古建筑立木柱的安全保护。【方法】首先,使用巴特沃斯二阶低通滤波器对压力传感器输出值进行滤波,减弱噪声等干扰信号对测量值的影响;然后,以力误差和力误差变化率为系统输入,选择三角函数为隶属度函数进行模糊化处理,根据PID整理规则分别建立PID参数的模糊推理规则,利用系数加权平均法对系统输出进行反模糊化处理;最后,对比分析模糊PID控制算法和耦合PD控制算法的力控制效果。【结果】接触过程中,压力传感器信号经滤波处理后,波动明显减小。夹紧过程中,相比耦合PD控制算法,模糊PID控制算法的夹持力控制精度最大可提高51.8%,相对关节力误差最高可提高99.8%,力调节时间也不同程度优化,且模糊PID控制算法还可消除夹持力调节过程中的超调现象。【结论】巴特沃斯二阶低通滤波可有效滤除压力传感器输出值中噪声等信号的干扰,提高接触检测的可靠性;相比耦合PD控制算法,模糊PID控制算法具有更好的夹持力控制效果,不仅可以提高CT扫描攀爬机器人工作的可靠性,而且能够进一步保证古建筑木立柱的安全。
关键词：
攀爬机器人 木立柱 模糊PID 力控制
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
许丽 范崇山 王鸿鹏 刘景泰
为了更好地开展研究探索性实验，培养机器人相关专业学生解决复杂问题的工程实践能力，设计开发了一种移动柔性扫描机器人实验平台。文章阐述了该实验平台的硬件结构和软件设计，并进行了运动学建模分析。依托该实验平台，学生可以开展运动控制、路径规划、三维重建等实验任务，进行控制算法和数据融合算法的验证与创新。该实验平台灵活性、适应性强，可激发学生的学习兴趣，具有一定的推广价值。
关键词：
实验平台 机器人 三维扫描 运动学建模
[期刊] 林业科学
[作者]
袁霄 陈勇平 唐启恒 郭文静
【目的】开展木结构古建筑常用树种木材微损检测曲线量化研究，探讨基于曲线比对的木材树种鉴定方法，以实现古建筑木构件用材树种现场识别。【方法】以古建筑木构件常用落叶松、杉木、松木、杨木等树种木材为研究对象，利用阻抗仪获取相关树种木材的阻抗仪检测曲线，通过曲线整体均值、曲线占比和曲线走势量化分析，给出微损探测获取木构件树种信息的方法和识别思路。【结果】以多基准的木材微损检测曲线数据库为基础，通过待识别曲线的比对分析，可实现木结构古建筑常用落叶松、杉木、松木、杨木等木材树种的初步鉴定，后续应在微损参数设计、基础数据库扩容以及比对算法完善方面加以改进。基于微损检测曲线进行木材树种比对，若木材密度相差较大，可分析曲线高低直接区分；若木材密度接近但曲线峰谷变化差异大，可根据曲线占比和曲线走势区分；若木材密度和曲线占比均接近，需综合古建筑历史记录、木材取材信息以及其他特征加以确定。实际应用中，结合传统取样鉴定结果并将取样构件的微损检测曲线增列至数据库，可提高识别精度。【结论】古建筑木构件用材树种现场识别是针对文物建筑特点的一种适宜性保护鉴定技术，该技术基于限定范围内木材微损检测曲线的相似度比对确定树种结果，可作为传统鉴定手段的有效补充。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
廖春晖 张厚江 黎冬青 孙燕良 王喜平
为了快速、有效地筛查出古建筑木构件内部的缺陷,并估算其大小(尺寸),使用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪,在尽可能小的损伤情况下,快速筛查古建筑圆柱形木构件内部缺陷及其大小(尺寸)。并选取北京市古建筑常用木材落叶松(圆盘)进行验证试验。结果表明,利用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪可以现场筛查古建筑木构件的内部缺陷及其大小(尺寸)。
关键词：
古建筑 圆柱形木构件 内部缺陷 筛查
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李悦明 黄国忠 王波 高学鸿 孙占辉 潘睿
2010—2022年,古建筑火灾事故频繁发生,对珍贵历史文物的保护提出了巨大挑战。为应对这一挑战,该研究提出一种基于图像超分辨率技术的消防危险品检测模型,用于识别易燃物品和可燃物品。在实际应用中,应准确归类危险品,并精确定位危险品的位置,由于普通摄像头图像的分辨率均较低,因而采用图像超分辨率生成对抗网络(super-resolution generative adversarial network, SRGAN)算法重建图像;此外,引入坐标注意力机制提高检测精度,并使用完整交并比(complete intersection over union, CIo U)损失函数加速模型训练。这一综合方法可有效检测古建筑区域内的消防危险品。使用测试数据集对该模型进行了一系列实验,结果表明:改进后的模型具有0.830的平均精度均值(mean average precision,m AP)和0.940的精确率;在服务器上,该模型的推理速度高达92 FPS(frames per second)。该文提出模型有效且高效,为古建筑火灾防控工作提供了强大的技术支持。
[期刊] 情报学报
[作者]
周源 刘宇飞 薛澜
基于文献数据帮助技术预见研究提高其信度和效度,逐渐受到国内外预见方法学的关注。但是,传统文献计量学无法高通量的处理数据,分析时未能考虑文献的语义信息,同时,无法有效的嵌入技术专家领域知识与判断,使得适用性和有效性受到限制。因此,本文提出一种基于机器学习主题模型的新兴技术识别预见方法,通过对技术领域全样本的论文与专利数据的高通量融合处理,挖掘论文与专利的语义信息,从而提高技术识别的全面性与颗粒度一致性;在此基础上,将预见专家组的领域知识与判断,融入机器学习过程中,从而提高机器学习的准确度与识别新兴技术的能力,同时,使用论文与专利每年引用率作为指标,分析技术领域下细分技术的潜在新兴模式。本研究以机器人技术为例,提取Web of Science(Wo S)论文数据库和Thomson Innovation(TI)专利数据库的十余万全领域海量数据,识别出机器人领域的新兴技术簇群,并进一步甄别全新技术颠覆和跨领域技术融合驱动等两种新兴技术出现模式,为新兴技术发展轨迹预见工作提供有益的支持。
关键词：
主题模型 机器学习 新兴技术 机器人技术
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
周天娟 张铁中 杨丽
为解决强光照射导致的草莓图像分割后的内部孔洞问题,采用扫描线填充算法对孔洞进行填充。首先提取图像中整个草莓果实区域的轮廓线,在分析水平扫描线和区域轮廓线相交的各种可能性后,快速求取扫描线和轮廓线的交点,然后进行交点配对和区域填充,通过对整个草莓果实区域的填充实现孔洞填充。对150幅有孔洞的草莓图像进行填充试验,结果表明,采用该算法可以填充目标图像中的所有孔洞,填充准确率为100%,填充效果与孔洞位置、大小、数量等因素无关。与其他填充算法相比,该算法流程简单,复杂度低,填充结果准确可靠,可推广进行其他图像孔洞的填充。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
熊妮娜 王佳 罗旭 冯仲科 韩光瞬
树冠体积在林业及其他领域得到越来越广泛的应用.该文介绍了三维激光扫描系统的组成、工作原理及工作流程;探讨了应用三维激光扫描系统,通过扫描获取单株树木的三维空间点阵数据,将树冠近似为多个圆台体,求它们的体积之和来计算树冠体积的方法.并在甘肃省小陇山林业局党川林场以油松为例进行了实验,而后对实测数据进行了精度分析,取得了较为满意的结果.研究表明,利用三维激光扫描系统测量树冠体积具有较强的实践意义和应用价值.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
涂牧东 黄俊峰 周保范 张军伟 邓霞 李华
扫描电子显微镜（SEM）目前广泛应用于各种类型样品的观测，但在含有水分的植物样品的观测上还存在许多问题，比如植物中的水分会蒸发到电镜中，损坏电子枪；而且植物样品在高真空环境下直接观测，或采用干燥法来去除样品中的水分，都会使样品或多或少发生变形，从而无法得到原始形貌。该文研制了适用于各种常规SEM的新型冷冻样品台，并对其在植物细胞的SEM观测性能进行了研究探讨。对比采用生物样品常规制样方法（临界点干燥法）获得的拟南芥侧根细胞SEM图像，结果发现使用该样品台观测所获得的图像更加准确，避免了临界点干燥法制样引起的样品个别部位的收缩和细胞变形；并且使用该样品台，在高真空、高加速电压下对欧洲千里光幼茎皮层细胞进行观测，样品也表现出了足够的稳定性，没有因高电压发生损害，可满足植物样品较高分辨率的观察需求；使用该样品台，无需对现有常规SEM进行改装，制样简单快速，能有效地提高常规SEM对含有水分的有机生物样的测试能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张靖伟 龚梓鑫 崔丹丹 冯海凤 郝维昌 杜轶
该文研制了一种具备谱学功能的扫描隧道显微镜实验教学装置。装置采用紧凑的对称式结构设计和高刚性材料，具有漂移小、噪声低的优点，结合优异的减震隔音设计，能够在课堂环境下稳定实现对多种材料表面的原子分辨成像。隧道电流的一阶微分谱直接反映了样品表面的电子态密度信息，可以帮助学生理解隧道电流信号。本装置集成了锁相放大功能，可以实现隧道电流-距离/偏压谱一阶微分隧道谱的测量，拓展了扫描探针显微实验的教学内容和教学深度。
关键词：
扫描隧道显微镜 扫描隧道谱 近代物理实验
[期刊] 物流技术
[作者]
周晓光 张喜妹 刘玉坤
介绍了一种基于移动机器人的新型订单拣选解决方案—Ｋｉｖａ系统，该系统以货到人前的设计思路和高度灵活的自动化过程，实现了对传统配送中心中大量的人工拣选和分拣作业的改革。从Ｋｉｖａ系统的设备组成、主要作业模式两方面对其进行介绍，并与传统配送中心进行了优缺点比较。
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