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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈永灿 陈嘉杰 王皓冉 巩宇 冯跃 刘昭伟 祁宁春 刘梅 李永龙 谢辉
作为重大工程关键构筑物的引水隧洞具有洞线长、洞径大、高水压、围岩地质复杂等特点,长年运行会导致引水隧洞出现裂缝、塌方、露筋等典型缺陷,如不加以防范,将严重影响工程安全运行,传统人工检测存在周期长、安全风险高、漏检率高、获取信息量不足等问题.针对特大型水利水电工程中的大直径超长距离引水隧洞定期检测的重大需求,研发多功能“子母式”水下机器人系统,突破在水体浑浊、高水压、附着淤积、局部可达困难等复杂水下环境机器人的远程供电、协同作业、智能巡检、缺陷识别、安全评估等关键技术,完成引水隧洞结构安全分级与风险评价,实现水下机器人“巡、检、控、诊、用”全过程集成,并在南水北调东线工程、锦屏二级水电站等国家重大工程中示范验证.研究成果可显著提高检测效率,大幅降低巡检成本,提高经济效益,同时具有广阔的产业与应用前景,如促进人工智能学科和水利学科交叉融合、引导特殊环境机器人产业发展、提升我国相关领域技术及装备水平等.
[期刊] 开放教育研究
[作者]
卢宇 薛天琪 陈鹏鹤 余胜泉
智能教育机器人正处于发展初级阶段,面临着教学性不足、反馈性差、感知力欠缺等诸多问题。本研究基于人工智能领域的多项关键支撑技术,采用经典心理学的自我决定理论作为理论基础,设计并实现了"智慧学伴"智能教育机器人的系统架构。本研究首先基于知识图谱技术构建了教育认知地图,基于机器学习技术构建了学习者模型,基于自然语言处理技术构建了问答与对话系统,利用情感计算技术估计学习者的学习情绪和专注度等关键状态信息。在此基础上,本研究针对家庭教育与环境的特点,设计了五类典型的智能机器人应用模式,以帮助学习者完成不同阶段的学习目标,并满足其自主感、胜任感及归属感等核心需求。本研究将有助于人工智能技术与教育机器人领域的融合与发展。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙江宏 何宇凡 王佳林 张奇梁
针对"机器人应用技术"和"工程建模分析与实践"等课程现场实验教学难以开展的问题,该文运用虚拟仿真技术搭建管道检测机器人虚拟仿真实验系统,模拟真实实验环境,实现机器人模型设计和管道实验设计等教学内容。经过实践证明,虚拟仿真实验教学不仅巩固了学生的理论知识,同时大大提高了学生的软件综合应用能力与自主创新意识。
关键词：
虚拟仿真 管道检测机器人 实验系统
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
王树才 任奕林 文友先
禽蛋检测与分级智能机器人系统SIRDGE(system of intelligent robot detecting and grading eggs)包括场景图像的采集和摄像机的标定,图像处理和特征值的提取,机器人运动控制和轨迹规划,真空吸盘的单片机控制,敲击声音的处理与破损检测,彩色图像处理与内部品质检测等子系统。笔者对各子系统软件的算法进行了研究,采用VC++编程实现了其软件功能,对SIRDGE进行调试结果表明,SIRDGE性能稳定,运行正常。
关键词：
禽蛋 检测 分级 智能机器人 软件
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
刘晓丽 孙欢 董勤喜 熊炎林 KUMAR Nawnit 苏岩 周建军
秦岭深埋长距离引水隧洞极硬岩强度达到300MPa以上,已成为制约隧洞掘进机(tunneling boring machine,TBM)高效施工的主要难题.针对秦岭引水隧洞极硬岩掘进施工问题,该文提出了基于TBM掘进隧洞的热能机械耦合破岩方法,开展了有关微波、等离子体、火焰矩、水射流和钻孔劈裂的破岩试验以及数值计算和搭载设计,提出了5类辅助TBM破岩方法的适用性和搭载设计.研究结果表明:秦岭深埋引水隧洞岭南TBM掌子面岩体高含量石英吸收微波能力差、黑色极性矿物颗粒小,岩体微波劣化效应不显著,必须通过钻孔植入黑色极性矿物,增强岩体微波劣化效应;等离子体破岩方法采用超高电场密度能够产生显著的电力作用和热能破岩效果,可以将刀盘滚刀作为电极进行设计;火焰矩切割技术简单、易操作,但必须采取人工降温和热屏蔽措施;超高压水射流和钻孔超强劈裂破岩方法适用于掌子面岩体强度大于400MPa,TBM掘进每日进尺小于1m的工况.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王丹 杨江照 黄升松 杨嘉俊
为满足市场对直角机器人相关检测需求，该文研发了基于自诊模型的直角机器人闭环检测系统。首先调研已有检测标准和新需求，确定闭环检测系统的关键技术和目标，搭建基于知识库的自诊模型架构。然后在自诊模型中，分别引入故障树、功能列表和数学模型构建知识库管理系统；引入规则推理、功能验证和实时计算实现检测系统关键技术。最后通过搭建实验平台验证检测系统符合设计目标，能满足直角坐标类智能装备分析与检测的需求。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张晓芳
针对职业院校实践教学中多机器人生产线资金投入大、不易更新等问题,提出构建一种半实物半仿真多机器人工作站的方法,实现用较低投入建设工业机器人实训室。以汽车指示灯部件加工和检测为案例,在RobotStudio中通过PLC的Smart组件与SIMIT连接,通过Profinet实现PLC与实物机器人、虚拟机器人的通信。加工单元仿真机器人通过Smart组件和机器人信号逻辑配置完成机器人运行控制,检测单元采用实物机器人与欧姆龙相机通过以太网套接字形式进行图像采集和数据处理。在半实物基础上结合仿真,可灵活进行不同控制要求的生产线开发,进行多机器人协调控制及节拍优化,解决硬件资源短缺问题,提升学生实际编程调试能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高云茜 邓三鹏
为实现草莓采摘机器人在温室中对草莓的快速、精确检测，该文提出一种yolov5-en算法。在原有yolov5基础上，首先对原始主干网络卷积操作并加入CBAM模块；其次，引入BiFPN模块进行多尺度特征融合；然后，使用直方图均化算法和Mosaic数据增强进行目标检测数据预处理；最后，优化K-means算法对训练数据集聚类分析，同时使用Focal loss损失函数构建yolov5-en目标检测网络。通过对比试验得出：与yolov5、Faster-RCNN ResNet101和Faster-RCNN VGG16模型相比，yolov5-en的mAP分别提升了3.41%、17.85%和14.40%，可达94.36%。通过采摘机器人模拟环境检测验证了该模型的可行性，且达到了应用水平，可为采摘机器人实时小目标检测提供支撑。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
刘康 刘昭伟 陈永灿 马芳平 王皓冉 黄会宝 谢辉
在运行期内，引水隧洞结构安全的影响因素较多且会随时间发生变化，因此，需要对引水隧洞结构安全进行分析评价。该文建立了一个动态Bayes网络(dynamic Bayesian network,DBN)模型评估引水隧洞的结构安全。首先，通过文献调研和专家咨询，确定引水隧洞结构安全的影响因素；然后，基于模糊层次分析法进行专家咨询，确定条件概率表(conditional probability table,CPT);最后，利用智能机器人巡检结果获得先验概率，并根据隧洞寿命的指数分布假设确定指标的转移概率。将模型应用于中国大渡河流域某水电站引水隧洞的结构安全评价，前向推理结果表明：引水隧洞整体风险较低，约在40 a后风险值增加至0.800,需要采取修补措施。反向传播结果显示：在不同的安全期，引水隧洞需关注不同的安全指标。该模型的评价结果与工程判断一致，表明模型具有较好的准确性和实用性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
崔靖奇 吴顺川 程海勇 王涛 姜关照 浦仕江 任子健
围岩位移监测值具有复杂性和非线性动态变化特征，且以往优化算法结合单一回归模型的静态一次学习无法表现真实场景下的实际应用，而自相关性使围岩位移预测作为时序问题更具现实意义，但单一模型的泛化性能易受历史监测数据的干扰，导致测试应用预测不准确。该文提出一种结合监测时序数据预处理的围岩位移时序动态预测方法，首先，将截取后的稳定监测数据利用3次样条插值等距化，并通过变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)信号处理，将监测数据分解为趋势项与随机项位移分量；其次，Adaboost集成多个长短期记忆神经网络(long short-term memory network, LSTM)构建时序预测集成优化模型，并在一次训练学习后单步动态预测；再次，分别对滇中引水工程段围岩位移分量进行预测，并与传统时序预测模型进行对比；最后，通过FLAC 3D数值模拟工程段得到围岩位移时序完整数据，验证集成优化模型的应用表现。结果表明：集成优化模型在各分量与累计位移均有良好表现，且与传统模型相比，受变形速率波动影响较小。
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
熊军林 赵铎
随着科技的发展，机械臂在越来越多的场合扮演着重要的角色。准确的抓取位置检测是整个机械臂系统顺利完成任务的关键要素。为此提出了一种以整个图片为输入直接输出结果的端到端实时检测方案。物体的抓取点位置会影响到该物体的抓取角度。基于此给出了一种两阶段预测方案将这两个要素分开预测。首先，建立一个卷积神经网络预测物体的抓取点位置。此后，以抓取点位置为中心采集原图像中的一个方形区域。针对这一区域利用Canny算法以及Hough变换做边缘提取和直线检测。并提出了一个主方向提取算法，分析得到的直线，进而确定物体的角度和抓取时平行夹持器张开的间距。抓取位置检测算法给出了基于RGB图像预测的较好准确率，神经网络与传统方法的结合使用也为以后的研究提供了参考。
[期刊] 图书情报工作
[作者]
李广建 王巍巍
对国外信息服务系统进行调研,将信息系统界面分为基于检索结果的类目列表式界面展示、基于检索结果的图形化界面展示、基于用户行为特征的标注式界面展示、基于预设问题的导航式界面展示、基于自然语言提问的答案界面展示5种类型,并分析每种类型界面展示的特点及背后的关键技术。
关键词：
信息检索系统 检索服务 界面展示
[期刊] 图书情报工作
[作者]
王秀红 高敏
[目的/意义]好的关键技术识别方法能够更好地为各层各级的关键技术识别、预测和研发提供支撑。[方法/过程]提出基于BERT-LDA模型的关键技术识别方法,通过将BERT与LDA相结合,以弥补单一使用LDA主题模型缺乏上下文语义信息的缺陷,并以农业机器人为例进行实证研究。具体包括以下过程:(1)基于python构建BERT语义特征向量和LDA主题特征向量,将其在高维空间进行向量拼接,利用自编码器学习连接向量的低维潜在空间表示;(2)在潜在空间表示上使用K-means算法实现语义关联聚类,得到二维聚类效果图及关键技术主题词云图;(3)进行关键技术判定;(4)在农业机器人技术领域,与基于德温特TI专利软件的专利分析结果和《中国制造2025》重点领域技术路线图中农业装备关键共性技术清单对比,实证本方法的有效性。[结果/结论]研究表明:BERT-LDA模型提高了主题聚类的连贯性及细粒度划分的精准度;具有很好的关键技术识别精准率和召回率;对识别的不同数据库和出版类型的文献数据集具有较好的包容性与兼容性,适应性强;可广泛应用于各类关键技术的识别。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张铁中 魏剑涛
研究设计了蔬菜嫁接机器人的视觉系统。利用目标与背景颜色不同的特点实现了图像分割，并用图像形态学方法寻找到嫁接苗（瓠瓜）生长点的位置，获得了满意的结果。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张铁中 魏剑涛
在图像分割和边缘检测的基础上，根据云南黑籽南瓜苗的几何形状特性，给出了用解析几何法寻找生长点位置的方法，这种方法计算速度快、鲁棒性好。认为可以用偏心率作为区分是瓠瓜苗还是南瓜苗的特征值，实验结果表明区分成功率可达到90％。
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