摘要：机器人抓取任务中面对的是不同形状和大小的物体,而散落在场景中的物体会有不同的姿态和位置,这对机器人抓取中计算物体位姿任务提出了较高的挑战。针对于此,本文设计了一种基于三维目标检测的机器人抓取方法,弥补了基于二维图像识别引导机器人抓取任务中对视角要求较高的缺陷。首先,设计了一种卷积神经网络在RGB图像中识别物体,并回归出物体三维包围盒、物体中心点;其次,提出一种计算机器人抓取物体最佳姿势的策略;最后,控制机器人进行抓取。在实际场景中,使用本文设计的三维检测网络,三维目标检测精度达到88%,抓取成功率达到94%。综上所述,本文设计的系统能有效找到机器人合适的抓取姿势,提高抓取成功率,满足更高的抓取任务要求。

摘要：提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案,以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先,阐述了扩张状态观测器理论,对其特性进行了详细分析,并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道,设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上,利用观测器输出的加速度估计值,提出加速度补偿策略,并设计了补偿环节。实验结果表明,与无加速度补偿环节相比,引入加速度补偿后,成像机构每次步进调节时间由76ms减小到33ms,凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内,速度波动减小约2~3倍,成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单,需整定参数少,对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。

摘要：锂靶是^(7)Li(p,n)^(7)Be型硼中子俘获治疗装置中的关键部件。为设计一种可绕中心轴旋转的半轮胎状曲面结构的复合材料Li靶,采用蒙特卡罗工具包TOPAS模拟2.5 MeV、20 mA质子束入射不同径轴比的曲面锂靶对出射中子角分布、能谱和通量的影响,采用ANSYS模拟了该靶的稳态温度分布。模拟结果表明:半轮胎状曲面结构的设计使得出射中子束更加集中,当径轴比为1.5时,出射角为0°~45°的中子数为相同情况平面靶的2.59倍,大于90°的中子数仅为相同情况平面靶的0.29倍。该曲面结构和褶皱水道设计使其散热性能也更优,对于50 kW的入射质子束,锂层稳态最高温度仅100℃,满足其散热要求。该新型曲面中子靶相比于传统平面靶极大地提升了出射中子的前向性和散热性能,在硼中子俘获治疗领域具有良好的应用前景。

摘要：为改善航空光电载荷用音圈致动快速反射镜的控制性能,提出一种降阶自抗扰控制方法。首先,对快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)模型进行了分析并获取了模型参数。根据自抗扰控制理论,设计了FSM的三阶通用自抗扰控制器。将电涡流传感器的测量结果视为已知,提出降阶扩张状态观测器及其对应的自抗扰控制器设计方法。根据控制器带宽设计思想,推导了对于FSM这类二阶欠阻尼对象的控制律,并给出了加入扰动补偿量的控制律的具体实现形式。实验结果表明,降阶自抗扰控制能明显改善FSM的位置阶跃响应动态性能,能实现无超调与振荡的阶跃响应,稳态时间由11.7 ms提升至9.2 ms,同时能够降低FSM对位置斜坡输入跟踪的稳态误差,并改善其速度响应动态过程,像移补偿稳速时间由10.2 ms提升至7.8 ms,提升约24%。降阶自抗扰控制具有实现简单、运算量小的特点,能够明显提升FSM的动态性能。

摘要：针对伪迹干扰下脑机接口稳定性问题,以自由眨眼动作下稳态视觉诱发脑机接口的稳定性为切入点,进行了稳态视觉诱发脑电信号去眼电伪迹(electroculography,简称EOG)研究。提出了一种基于自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inferency system,简称ANFIS)的无眼电电极下脑电信号眼电伪迹的自适应消除方法并进行实验,验证该方法对自由眨眼动作下稳态视觉诱发脑机接口稳定性的提高。该伪迹消除方法通过自适应神经模糊推理系统逼近眼电信号源至眼电伪迹的非线性变换函数,达到消除脑电信号中眼电伪迹的目的。算法通过前额叶区脑电信号获得替代性眼电信号源,经延时处理后,输入自适应噪声消除器中以消除各通道脑电信号中的眼电伪迹。通过自由眨眼动作下稳态视觉刺激实验,对该伪迹消除方法中各参数及函数的选择进行了研究,并将该方法与经典滤波和传统独立成分分析(independent component analysis,简称ICA)进行对比,证明了该方法在消除眼电伪迹的情况下保留了稳态视觉刺激的有效信息,识别正确率较经典滤波相比最高提高了6.25%,较传统ICA相比最高提高10%,保证了稳态视觉诱发脑机接口在自由眨眼动作下的稳定性。

摘要：针对地震中大跨连廊与主体结构连接处容易破坏的特征,以某大跨异形钢连廊连体结构为研究对象,开展基础隔震与非隔震连体结构的地震易损性对比分析。首先,对原连体结构进行基础隔震设计,并采用有限元软件SAP2000分别建立隔震与非隔震连体结构的数值模型。然后,定义隔震连体结构中框架-剪力墙结构、连廊橡胶支座端、连廊预埋锚固端和基础隔震支座的损伤指标,并选取24条地震动记录,对隔震连体结构进行了三向地震激励下的增量动力分析。最后,对隔震与非隔震大跨异形钢连廊连体结构局部和整体的地震易损性进行对比。结果表明:在8度罕遇地震作用下,基础隔震连体结构中各损伤指标出现毁坏的超越概率值较非隔震连体结构减小,其中连廊预埋锚固端出现毁坏的超越概率减小46.19%;结构整体出现毁坏的超越概率的上、下界分别减少72.56%与82.62%。这说明基础隔震能显著降低连体结构地震时发生损坏的概率,提高连体结构的抗震性能。易损性分析结果显示隔震连体结构易发生损坏的部位依次是基础隔震支座、连廊预埋锚固端、主楼、附楼I和连廊橡胶支座端,这个顺序与非隔震的连体结构基本一致。因此,建议在连体结构的隔震设计中,宜采用具有高剪切应变的基础隔震支座,并仍需加强连廊锚固端的连接措施。

摘要：为研究大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性,以某实际工程为研究背景,首先分别定义连体结构中的框架剪力墙结构、橡胶支座端和预埋锚固端的极限状态与损伤指标,并采用有限元软件SAP2000建立分析模型。其次,根据结构所在的场地条件,选取了24条地震动记录,并对结构进行三向地震激励下的增量动力分析。在此基础上,以最大层间位移角、橡胶支座的剪切应变和预埋锚固端的损伤因子作为结构地震需求参数,以地面峰值加速度作为地震动强度参数,根据增量动力分析的结果,得到大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性曲线。最后,采用振动台试验对易损性分析结果进行验证。结果表明:在8度罕遇地震时,主楼、附楼I、橡胶支座端及角钢预埋锚固端发生毁坏的超越概率分别为0.8%、0.3%、0及47.7%,整体结构发生毁坏的超越概率上界为48.4%,下界为47.7%。这说明用局部结构的地震易损性来评价整体结构的地震易损性是偏于不安全的。易损性分析结果也显示连体结构易发生损坏的部位依次是预埋锚固端、主楼、附楼I和橡胶支座端,这与振动台试验结果相同。建议在设计中加强连体结构的锚固端,保证其可靠连接。

摘要：涡旋光束是一种带有螺旋形波前结构和轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的光束,在光学操控领域极具应用潜力,并在近几年逐渐成为了X射线物理和X射线光学领域的热门研究课题。近些年,国际上已有多家科研机构就X射线涡旋光束(XOAM)的产生进行了实验和理论研究。本文设计了一个可产生能量约为1 keV的XOAM的方案,该方案采用高功率圆极化激光与相对论电子束发生激光康普顿散射(Laser Compton Scattering,LCS)的方法来产生XOAM光束,该方法具有小型化、可产生更高能量涡旋光束的特点。

摘要：采用数字图像处理技术对非均匀布风内循环流化床中气泡形状、气泡尺寸沿床层高度方向的变化、气泡运动轨迹及气泡上升速度等特性进行了可视化研究。结果表明:非均匀布风内循环流化床中只在高风速区产生大量向上运动的气泡;气泡沿床层上升,气泡形状逐渐向水平方向发展,且气泡尺寸增大;气泡在上升过程中存在横向偏移,增大高风速区流化速度,气泡横向偏移量增大;沿床层高度方向,气泡运动速度有较大波动,为非均匀布风内循环流化床的设计和运行提供了科学依据和理论基础。

摘要：为满足"神光Ⅱ"升级激光装置实验的激光等离子体高空间分辨和窄带宽的精密成像诊断需求,本文研究球面弯晶单色成像技术,并对其进行优化设计及实验验证。首先,使用光线追迹方法分析了成像像距、布拉格角、背光源尺寸等成像系统参数对球面弯晶成像性能的影响,分析了设计参数的变化对成像空间分辨能力的影响,并在X射线管上开展了测试验证实验。研究结果表明:二维成像时,在等分辨成像像距处可以获得较好的成像结果,增大布拉格角可以抑制像差进而提高成像质量,更小的背光源尺寸也有助于提高成像的空间分辨率。测试实验获得了清晰的网格背光成像,成像结果与预期相符,空间分辨率优于14μm。这一工作有助于球面弯晶成像系统的优化设计及其在激光等离子体精密诊断中的应用。