摘要：知识蒸馏在图像分类等任务中是最有效的模型压缩方法之一,然而它在复杂任务如目标检测上的应用较少。现有的知识蒸馏方法主要专注于构建信息图,以过滤教师和学生在特征提取过程中来自前景或背景区域的噪声,最小化特征之间的均方差损失;然而,这些方法的目标函数难以进一步优化,且只利用教师的监督信号,导致学生缺乏对非正确知识的针对性信息。基于此,提出一种面向目标检测的对比知识蒸馏(CKD)方法。该方法重新设计蒸馏框架和损失函数,不仅使用教师的监督信号,而且利用构造的负样本提供指导信息进行知识蒸馏,让学生在获得教师的知识的同时通过自我学习获取更多知识。在Pascal VOC和COCO2014数据集上,使用GFocal(Generalized Focal loss)和YOLOv5模型将所提方法与基线方法对比的实验结果表明:CKD方法在Pascal VOC数据集上使用GFocal模型的平均精度均值(mAP)提升5.6个百分点,平均精度(阈值为0.5)AP50提升5.6个百分点;在COCO2014数据集上使用YOLOv5模型的mAP提升1.1个百分点,AP50提升1.7个百分点。

摘要：硅片搬运机器人被广泛应用于集成电路装备制造业,具有高洁净度、高稳定性、高精度的特点。为进一步提高控制硅片搬运机器人运行不同轨迹时的准确度与稳定性,针对已设计的R-θ型硅片搬运机器人,分析了其基本的传动结构,建立了基于CoppeliaSim与Matlab的实验仿真平台,同时采用传统D-H参数法建立了硅片搬运机器人的正、逆运动学模型,提出了基于逆向运动学的位置控制算法,成功实现机器人的运动控制,验证了求解模型的准确度。仿真实验的结果证明,该算法能够有效控制机器人的运动,具有实用性。

摘要：针对发动机导管无法通过垂直于轴线去除余量来实现精准装配的问题,提出了一种在装配阶段对发动机导管进行二次优化设计方法。首先,对导管模型进行简化处理,提出了用二次设计的导管与原导管对应关键点的距离均值与对应角度变化量均值两个参数表示导管相似度,通过实验证明了参数设置的正确性,确定了导管二次设计方法流程。然后,建立了导管二次设计的多目标优化数学模型,选用NSGA-Ⅱ求解模型的Pareto解。最后,用某导管的模型数据进行实例验证,结果表明模型求得的Pareto前沿上的每个解都小于CAD系统中手动寻优的最好解,证明了方法和数学模型的有效性,多目标优化的应用提高了该方法的准确度与效率。

摘要：为有效模拟空间站对日定向装置驱动性能受柔性太阳翼的扰动,验证对日定向装置驱动控制性能,采用半物理试验技术对对日定向装置进行地面试验考核。设计超高刚度及运动误差无附加力自适应的半物理试验台,对支撑连接机构和加载单元进行有限元分析与刚度测试;建立大尺度柔性太阳翼的动力学模型,并采用Wilson θ法进行动力学模型的实时数值求解;运用跟踪微分法对对日定向装置低速运行下的角速度和角加速度进行估计;最后通过对半物理试验台的响应精度、加载有效性进行仿真和试验考核,结果表明试验台加载力矩幅值为0～85 Nm、频率为0.01～3 Hz时,绝对精度优于0.85 Nm,相对精度优于1%,从而验证了半物理试验台对太阳翼扰动载荷模拟的真实有效性,可实现对日定向装置的性能测试。

摘要：为解决大型空间机械臂地面微重力模拟实验问题,设计了一种3维主动悬吊式重力补偿系统.系统主要由水平2维直线运动单元与竖直重力平衡吊挂单元组成,在竖直方向上通过恒张力控制思想实现微重力模拟,并给出了带负载的伺服电机的数学模型.提出一种基于模糊PID(比例―积分―微分)参数整定的力/位混合控制方法,并研究了在未知负载干扰、系统干扰以及机械臂不同运动速度下控制器的控制性能.仿真实验结果表明,该控制方法能够将重力补偿精度保持在0.3%F.S(全量程)之内,使得系统具有较强的鲁棒性和动态响应能力.

摘要：为解决时变位姿和建模精度对机器人结构优化的影响,提出了一种有限元与解析法相结合的机器人实时模态分析方法,能够实时、高效、高精度地获得机器人任意位姿下的固有频率和振型。同时为降低计算量,实现全域结构优化,基于正交设计提出了一种以机器人质量与全域一阶固有频率比(M/GF)为优化目标、以机器人结构尺寸为优化变量的全域动态性能结构优化设计方法。优化结果表明:优化后的M/GF指标比优化前提高了9.90%,优化后的全域一阶固有频率指标比优化前提高了0.91 Hz。

摘要：为了实现水下滑翔蛇形机器人滑翔轨迹的稳定控制,针对机器人的外形和尺寸受限问题,对机械结构进行了设计与分析.基于所设计的机械系统,采用动量定理和动量矩定理,建立滑翔运动的数学模型.对非线性模型进行线性化,并采用最优二次型控制策略(LQR)设计状态反馈控制器.为了增强系统对参数扰动的鲁棒性,加入积分控制,构成LQI控制器.通过仿真对2种控制策略的稳定性、鲁棒性和跟踪误差进行分析,结果表明,2种控制策略均能实现渐近轨迹跟踪和输入扰动抑制; LQI控制器还可以实现水动力参数扰动抑制; LQI控制器的稳态跟踪误差为0. 271 5m,比LQR控制器跟踪误差降低了27. 58%.

摘要：以"海斗号"全海深自主遥控水下机器人(ARV)高效地实现深渊探测为目标,在分析其面向使命的典型性能指标的基础上,提出运用模糊层次分析法,构建"海斗号"总体设计的参数化模型.通过模型参数配置和优化,实现"海斗号"以最小时间成本完成深渊探测的目标.通过2次马里亚纳海沟深渊科考航次的海上试验,实现了"海斗号"与大垂直剖面深渊探测需求的匹配性,验证了本文参数化设计方法的有效性.

摘要：为了实现多海洋机器人自主出海协同作业、进一步提高自主水下机器人(AUV)的综合作业能力、丰富海洋无人作业场景、延长AUV自主作业的时间,研究了水下自主机器人动态对接技术.针对包容式移动坞站设计了一套基于声学导引的回坞系统,根据坞站结构特征、导引传感器解算原理规划了末程回坞路径.在保障回坞安全的前提下,以移动坞站为中心将回坞水域划分为安全区、危险区、入坞区,根据AUV与坞站间的相对位置关系在安全区和回坞区内规划了回坞路径,并对应不同路径设计了相应的控制策略和导引算法.最后,通过湖上试验验证了回坞系统的可靠性.相关导引算法、控制策略通用性较强,在一系列的悬停入坞试验、移动入坞试验中具有较高的鲁棒性;在水下不同深度和不同航速的入坞试验中,所设计的方法能够保证较高的入坞成功率,技术固化后的入坞测试显示,入坞成功率在90%以上.

摘要：为解决基于位置敏感器件(PSD)的激光三角位移传感器在复杂光电噪声干扰下的精密标定问题,提出一种多元自适应卡尔曼滤波(MAKF)与非均匀B样条曲线拟合的联合标定方法。通过分析测量原理和计算方法,对位移传感器的非线性特性进行了详细说明,进而提出应用曲线拟合的方法进行非线性标定。针对曲线拟合的特点,设计了一种多元自适应卡尔曼预处理算法用于滤除光电噪声干扰;通过非均匀的节点矢量划分,构建了B样条曲线拟合模型,进一步提高了标定系统的精度。在实际工况下进行了标定实验,实验结果表明,该曲线拟合标定方法能够完成激光位移传感器的高精度标定,其定位精度为0.7%,平均测量误差可达0.012 mm,标定均方误差约为2.12×10^-5 mm^2。