智能科学与技术专业“机器人大脑”双培计划实施

针对北京高等学校高水平人才交叉培养计划的要求,提出构建智能科学与技术专业"机器人大脑方向"双培方案,包括介绍专业方向培养目标、课程体系与实践体系,分析总结双培计划实施的具体情况,对高校联合培养过程中出现的问题进行具体分析。

控制理论课程教学方法改革与探索

笔者结合自身多年的教学实践及控制理论课程的特点,为提高控制理论课程的教学质量,从教学方法、课程实践、考核方式上进行了一些探讨,给出了实施教学改革的具体措施。实践表明,这些措施能够有效地提高教学效果。

双目视觉测量系统的标定及3维测量

针对结构光形位公差视觉测量系统,提出了一阶径向畸变的摄像机成像模型和标定方法,并对传统的直接线性变换(DLT变换)标定算法做了些改进。即先针对没有畸变的线性模型,利用传统的标定算法,解线性超定方程组求解摄像机的全部参数,再针对引入一阶径向畸变的成像模型,以线性模型的参数为初值,通过非线性迭代优化摄像机的图像中心,等效焦距,倾斜因子,畸变系数等内部参数。实验结果表明,该方法无需预标定,精度适中,是相对简单实用的标定方法。

基于机器人足球平台的工程训练研究

为提高工科自动化类相关专业学生的工程"综合、实践"能力,基于工程型人才的素质与能力要求,提出以机器人足球竞赛为平台的多学科工程综合与创新实践教学方案。首先介绍了机器人足球竞赛的相关背景,然后从本科阶段工科教育模拟"解决复杂工程问题"的角度,构建了符合"构思、设计、实施、运行"理念的基于机器人足球比赛系统的工程训练方案,最后对系统方案中关键技术与训练内容进行了详细分析与讨论。机器人足球工程训练活动的开展,有利于本科学生的工程能力、创新实践能力的提高。

基于激光双目视觉系统的直径测量

为实现对大型圆柱体直径参数的测量,利用计算机视觉结构光测量原理,使用激光源、摄像机、运动导轨、计算机和标定块组成激光双目视觉测量系统,标定块用于标定摄像机的投影矩阵和激光平面方程,根据摄像机摄取的激光曲线图像,将该曲线从空间坐标系变换到激光平面坐标系,从而求解出圆柱体截面边界线的空间曲线方程,获取圆柱体在该截面处的直径参数。该系统可对长达8 m、直径在300 mm左右的圆柱体实现逐点直径自动测量,测量速度快、精度高。

基于HMCD的仿人机器人单杠运动控制策略

为完成仿人机器人单杠运动,分析了欠驱动单杠机器人Acrobot模型,并根据IHOG技术要求、实物机器人本体结构和自由度配置,提出了基于HMCD的控制策略.通过单杠视频捕捉获取人体运动数据,根据仿人机器人模型分析关键特征点、基本动作的运动数据得到的关键帧的关节角数据,经过运动学约束调整,采用插值方法生成能够应用于仿人机器人的运动轨迹.在MF-1型仿人机器人单杠实物平台上进行控制实验的成功,验证了该方法的有效性.

模式识别课程的教学实践与改革思考

针对模式识别课程教学中普遍存在的"学生难学、教师难教"现状,分析其问题症结,并以对课程进行全方位优化建设作为指导思想,分别从教学内容和教学方法上,立足模式识别课程的课堂教学与实践教学两个方面提出相应的教学改革观点。

面向专业认证的工程训练模式与创新体系构建

为促进专业认证与评估工作,提出自动化相关专业的一种系列化、分层次、循序渐进的工程训练模式,介绍相关工程训练方案及一系列基于智能车—机器人—物联网平台的工程案例,目的是构建以工程训练开放项目为内容,以学科竞赛为动力支撑,工程产品型毕设为效果检验,以参与教师科研工程项目与学生自主创新—创业实践为补充的自动化类相关专业的工程训练创新实践体系。

基于光伏发电系统的超级电容器充电效率的研究

针对光伏发电系统中超级电容器在恒压、恒流和恒功率充电模式下的充电特性,提出提高充电效率的计算方法。分析了对超级电容器充电时不同充电模式下的最高充电效率,获得了超级电容器分段充电效率曲线,表明恒功率充电方式在最大功率点跟踪控制下更适合对超级电容器充电。提出了在光伏发电系统中使用双级Buck-Boost变换器对超级电容器进行最大功率点跟踪/恒功率混合控制的充电策略,仿真结果表明该策略可以有效保证系统的充电效率。

智能科学与技术专业引导教育的探索

首先分析本专业开展新生专业引导教育的必要性,在此基础上提出开展新生专业引导教育的指导思想;重点介绍了开展新生专业引导教育的具体措施,特别是开展多种形式的新生课外创新实践活动的经验与体会。实践表明,相对集中的入学教育与贯穿于整个"大一"阶段的经常性课内、课外专业引导教育,激发了新生学习兴趣,培养了创新实践能力,有利于提高人才培养质量。

结合互联时代人才需求的智能专业创新教学研究

结合智能互联时代人才需要的大环境,探索智能科学与技术专业的实践创新教学,论述一系列创新教学改革方案的有效实施,包括智能专业的总体实践教学系统设计,如何构建智能机器人俱乐部创新实践平台并制定参赛代表队成员的考核流程等,以期实现本科生实践能力阶梯式培养。

基于树莓派的应用型开放实验

树莓派在创新产品中的应用越来越广泛。文章提出以树莓派为开放实验平台,结合模式识别学科背景,阐述基于树莓派的监控拍摄系统的应用型实验项目设计,包括软件系统设置、基于Python的视频采集和处理以及接收模块的程序设计、整体系统的集成。

基于结构光的柱体工件直径测量

为实现柱状工件直径的实时快速非接触测量,利用结构光原理,对柱体直径的视觉测量方法进行了研究。详细介绍了结构光法测直径的原理和步骤,以及激光平面的标定和坐标变换求解空间二次曲线方程及特征参数的方法。实验证明该方法测量速度快,精度适中的特点,适用于大批量产品在线测量,亦适用于恶劣环境下的测量。

机器人制作与专业认识课程的教学设计

结合智能科学与技术专业培养目标,介绍机器人制作与专业认识课程的实践创新教学探索与课程系统设计与实现,阐述课程教学设计过程中机器人制作的3个阶梯式平台;结合智能科学与技术专业培养方案内涵,提出在实验内容选定、教学方法设计、本科生实践能力阶梯式培养等方面的一系列教改措施。

项目驱动的智能科学与技术导论课程建设

以智能科学与技术导论(专业认识与实践)独立实践教学课程建设为切入点,在分析专业人才培养特点的基础上,阐述针对大学一年级第一学期专业教育的实施方案,提出按照"项目任务驱动目标学习"的方法培养学生的专业创新能力、实践动手能力及团队合作精神的教学思路。

机器人大脑课程群建设

智能科学与技术专业机器人大脑课程群是为21世纪最前沿的人工智能技术需求而设置的,富有专业特色。文章从机器人大脑课程群建设的背景需求出发,分析各课程内容,提出构建合理可行的课程体系结构与实践教学体系。

基于集成学习的涡扇发动机剩余寿命预测

针对现有基于神经网络的剩余使用寿命预测方法存在训练时间较长的问题,提出一种基于XGBoost(extreme gradient boosting,XGBoost)算法的预测模型。首先,清洗历史数据,重构出涡扇发动机剩余使用寿命的完整退化轨迹数据;其次,分析各个特征与剩余使用寿命之间的相关性,依据零方差标准筛选可用特征;最后,通过XGBoost算法建立剩余使用寿命预测模型,并采用网格搜索法优化模型参数。结果表明,基于XGBoost算法的模型预测性能优于GBDT(gradient boosting decision tree),其中,拟合优度(r^(2))提升了约5%;均方根误差(RMSE)降低约6.83%;训练时间缩短近4/5。与CNN-LSTM方法相比,虽然XGBoost方法的预测精度略低,但训练时间较短,综合效率更高。

创新创业型智能科学与技术专业工程人才培养探索与实践

着眼于人工智能领域的创新创业人才培养,对智能科学与技术专业面向工程技术的创新创业教育模式进行了探索研究。首先,分析了当前新一代人工智能创新创业人才需求,介绍了智能科学与技术专业内涵与目前专业教育现状。然后,详细讨论了创新创业型智能科学与技术专业工程人才培养模式,具体包括培养目标、知识体系与课程体系等。在此基础上,介绍了北京信息科技大学在创新创业型智能科学与技术专业工程人才培养方面的探索与实践。