基于可浮动标准球体的机器人TCP标定方法研究

机器人末端工具的工具中心点(TCP)坐标参数是机器人离线编程的基础。首先,提出一种基于可浮动标准球体的机器人TCP标定方法,以已知半径的可浮动标准球体为标定目标,控制机器人各关节的运动,TCP从多个不同姿态接触球体表面,根据接触状态信息及球体下降高度,构建目标函数,针对球面接触点位置分析,提出接触点选取的准则;然后,通过设计双目视觉系统,识别定位球心坐标,确定自适应邻域模式的粒子群算法所需的参数范围,完成目标函数的优化求解,获得TCP参数,提出结合视觉定位功能引导TCP至规划点的在线标定策略;最后,对提出的方法进行实验验证。验证结果表明:相较于传统接触式标定方法,所提出的标定方法精度有很大提高,可靠性也得到了进一步保证。

基于CODESYS平台的移动机械臂运动控制系统设计

针对传统六关节机械臂操作空间有限的问题,以移动底盘和Elfin05机械臂为控制对象,采用ARM+CODESYS架构和PLCopen规范设计了一款移动机械臂运动控制器。首先根据MD-H参数与坐标变换思想建立移动机械臂正运动学模型,基于关节角参数化解析法简化移动机械臂的冗余度进行逆运动学求解,并设计相应运动学功能块;其次采用分布式控制思想设计控制模块,以SM3_CNC库为基础设计了机械臂的点到点运动控制功能块,基于Backstepping法设计了移动底盘的跟踪控制功能块;再次以Visualization模块为基础设计人机交互界面;最后以该机器人为实验对象进行实验,实现了移动底盘与机械臂的协同运动,增加了传统六关节机械臂可操作空间,并验证了该运动控制器设计的有效性。

基于STM32的步进电机加减速轨迹规划算法

针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转速和功率的关系,推导出电流计算方法;然后,对连续的S曲线进行等时间间隔采样,完成对S曲线的离散化;最后,在Keil平台进行算法代码编写,将编译后的工程文件下载到STM32中,通过步进电机的速度和位置跟踪实验验证了算法的有效性。

基于openSAFETY的功能安全通信协议研究

针对数据传输可靠性低导致功能安全事故频发的问题,进行了基于POWERLINK的openSAFETY功能安全通信协议研究;在实时工业以太网协议POWERLINK的基础上设计了以PCP-AP为架构的openSAFETY安全节点,设计了基于FPGA软核处理器的POWERLINK内核层的软件硬件结构,设计了基于单片机MCU的openSAFETY安全应用接口程序以及近底层通信接口程序,搭建了以贝加莱PLC为安全控制节点的功能安全通信实验平台,依据故障分析设计了电磁干扰实验,模拟了工业现场中出现不同程度电磁干扰情况下功能安全通信平台的通信情况,并与非功能安全通信平台进行对比,验证了安全节点的可靠性和必要性。

基于Matlab的运动控制系统实验平台设计

针对运动控制系统课程在传统教学中,学生在课程理论知识学习和利用Matlab/Simulink仿真阶段,缺少实际控制单元设计与开发实际工程训练的问题,设计了一个基于Matlab的运动控制系统实验平台,在实验平台使用基于模型设计的方法可实现从仿真测试到实物测试一体化;通过介绍实验平台中的PC端环境配置流程以及实验平台中驱动器的构成给出了实验平台的总体设计方案;说明了实验平台应用基于模型设计的方法实现代码自动生成的流程,并对基于模型设计的开发流程进行了详细的阐述;通过案例永磁同步电机转速、电流双闭环控制系统在实验平台经过模型在环仿真、软件在环仿真、处理器在环仿真,最后到实验平台进行实物测试的流程与实验结果来达到验证实验平台的优点及其可行性和有效性的目的。

浙江省农地规模化的空间潜力与减氮增效研究

我国农业以小农经营为主,为解决浙江省细碎化经营带来的收益和资源利用效率低、面源污染严重等问题,本研究通过分析浙江耕地分布格局,量化浙江农地规模化潜力和空间优化路径,结合农田氮平衡和成本收益分析,评估农地规模化对浙江农业生产和环境效应的影响。结果表明:浙江耕地平均田块面积为0.4 hm^(2),面积低于0.6 hm^(2)的耕地占70%。通过土地整理,73%的耕地连片面积在16 hm^(2)以上。耕地连片规模化经营可以使氮肥投入减少53%,促进氮素利用效率从38%增加至56%。农业劳动力需求从每公顷4人减少至1人,农业投入成本降低77%,劳动力农业年均收入可提高9 457元。浙江省推动实施农地规模化具备良好的资源条件,在全省范围内推行有助于发挥农业生产提质增效和环境资源保护作用。政府应当加强政策引导、加大财政支持、推动农业转型,以农地规模化提升浙江农业可持续发展潜力。

敲低PRDX6对利福平诱导HepG2细胞胆汁酸转运体适应性表达的影响

目的探讨敲低过氧化物还原酶-6(PRDX6)在利福平(RFP)诱导人肝癌细胞(HepG2)损伤及胆汁酸转运体适应性表达中的作用。方法将处于对数生长期的细胞均匀接种于6孔板中,使用特异PRDX6-siRNA、control-siRNA分别转染HepG2细胞构建敲低组及对照组。给予细胞100μmol/L RFP诱导24 h后,Western blot和qRT-PCR检测各组细胞PRDX6、多药耐药蛋白1(MDR1)、多药耐药相关蛋白2、3、4(MRP2、MRP3、MRP4)、Na+/牛磺胆酸协同转运蛋白(NTCP)的蛋白及基因表达水平;Annexin V-FITC/PI双染法检测各组细胞凋亡率;CCK-8法检测各组细胞增殖变化;试剂盒检测各组细胞培养上清液中细胞损伤标志物丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL)、总胆汁酸(TBA)相对含量变化。结果RFP可诱导HepG2细胞MRP2、MRP3、MRP4、MDR1、NTCP及PRDX6的蛋白和基因表达水平升高(P<0.05),而敲低PRDX6后,MRP2、MRP3、MRP4、MDR1、NTCP的蛋白和基因表达水平均有不同程度的降低(P<0.05)。此外,PRDX6敲低后HepG2细胞凋亡率升高(P<0.05),细胞增殖能力下降(P<0.05),细胞培养上清液中细胞损伤标志物(ALT、AST、TBIL、DBIL、TBA)水平升高(P<0.05)。结论RFP可增加HepG2细胞胆汁酸转运体及PRDX6的蛋白和基因表达量,敲低PRDX6并用RFP诱导后胆汁酸转运体的蛋白及基因表达量降低,同时细胞损伤加重,表明PRDX6在RFP诱导的HepG2细胞适应性反应中发挥保护作用。

机载导航设备辅助的LEO卫星定位方法与仿真验证

复杂电磁环境下全球导航卫星系统(GNSS)容易被欺骗和干扰导致不可使用,而近地轨道(LEO)通导一体化卫星系统具有落地功率高和星座几何形状变化快的优势,是一种很好的应急备份导航源。但大多数LEO卫星系统在中低纬度地区可见卫星的数量仅有1~2颗,无法实现实时动态定位。因此,提出一种基于机载惯性导航系统(INS)、气压计辅助的组合定位算法,将INS、气压计当作伪卫星使用,通过配置原子钟联合来解决可观性不足的问题。所提算法利用LEO卫星观测数据修正INS的误差,同时针对可观性不能定量分析的问题提出一种衡量滤波器稳定的可估计性指标。仿真验证表明:所提算法利用LEO观测数据在9 min内将INS误差降低了60%左右,定位误差达到50 m以下,能够实现实时、稳定定位,提出的可估计性指标也能够衡量系统的稳定性。

ZB45卷烟封装机组YB55烟包分离式加包器

为解决ZB45卷烟封装机组YB55加包器底部的烟包与砖塔模盒、在制品之间摩擦造成的透明纸表面擦伤缺陷问题,设计一种分离式加包器。实验结果表明:使用分离式加包器的ZB45设备投入使用1年后,烟包透明纸表面擦伤的市场投诉为0次。分离式加包器能一次性完成烟包夹紧与提升,避免最底层烟包和转塔模盒、在制品之间的摩擦,有效解决透明纸擦伤问题。

干湿变化调控稻田土壤活性细菌群落与潜在功能

大量研究发现干湿变化显著影响土壤微生物群落和温室气体排放。然而,土壤干湿变化下活性微生物和温室气体排放的瞬时动态变化仍不清楚。因此,本实验首先观察稻田土壤在干旱、湿润和干湿变化三种情况下细菌群落和温室气体排放的动态变化,然后运用基于18O的稳定性同位素核酸探针技术(DNA-SIP)和高通量测序探讨干湿变化下土壤活性细菌群落的多样性、构建与潜在功能。相比于干旱和湿润处理,干湿变化显著促进二氧化碳的排放和含有更高相对丰度的放线菌门和浮霉菌门。干湿变化下变形菌门、放线菌门和浮霉菌门的相对丰度均随着培养时间呈现显著增长。而DNA-SIP试验结果表明干湿变化处理活性细菌的alpha多样性随着培养时间显著降低,变形菌门和放线菌门细菌是最主要的活性细菌,其中变形菌门中黏球菌目的相对丰度随培养时间呈显著增加。活性细菌的群落构建由确定性所主导,且随着培养进行,确定性的主导作用进一步加强。活性细菌的功能预测进一步发现碳水化合物代谢潜能随培养时间显著降低。综上,干湿变化处理显著改变土壤细菌群落,并促进稻田土壤二氧化碳排放,干湿变化处理的活性细菌由变形菌门和放线菌门细菌主导,活性细菌的群落构建由确定性过程主导。

四川地区YRY-4型钻孔应变观测资料可靠性分析

通过分析钻孔应变观测资料的干扰因素,发现四川地区YRY-4型钻孔应变受季节性降雨、钻孔水位和河水位涨落影响显著。采用钻孔应变自洽检验对钻孔应变仪观测数据进行自检,发现各台应变校正相关系数均大于0.9,说明四川地区YRY-4型应变观测资料的整体质量较高,可以用于区域地震预测和地震科学研究。

基于YOLOv5的肺炎CT检测

神经网络的发展让计算机模拟人类大脑神经元来解释图像,可以准确且迅速地识别图像内容,因此,通过计算机辅助医疗诊断的技术具有一定研究意义。将肺炎CT的检测作为目标检测的分类问题进行考虑,通过YOLOv5提取肺炎CT医学影像的特征,判断患者是否患有肺炎,可以减少医护人员的工作量。最后得到的模型检测效果较好,可以在一定程度上辅助医生诊断。

基于多模态MRI探讨高血压相关脑体积及脑白质信号改变的临床研究

目的采用基于体素的形态学分析(voxel-based morphometry,VBM)及脑白质高信号(white matter hyperintensity,WMH)半定量评估研究高血压患者脑灰白质体积及WMH的变化。材料与方法本试验为前瞻性研究,纳入2019年1月至2022年11月南京大学医学院附属苏州医院高血压确诊病例及健康对照者。入组病例均进行薄层sT1WI序列检查,图像数据导入EKM-KELM+分类算法模型,进行自动解剖标记(anatomical automatic labeling,AAL)脑区分割,计算每个脑区的灰质体积(gray matter volume,GMV)、白质体积(white matter volume,WMV)及全脑体积(total intracranial volume,TIV),每个脑区灰白质体积分别采用灰或白质体积/TIV的比值表示。同时对液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)序列图像中的WMH进行Scheltens视觉定量评估。结果(1)本研究共纳入509例,其中,青年组(20~40岁)136例,中年组(41~60岁)218例,老年组(61~80岁)155例,组内性别、血压级别均无统计学差异(P>0.05);(2)青年组GMV/TIV比较显示,不同高血压级别在左嗅皮质(P=0.031)、左额直回(P=0.036)、右额直回(P=0.022)、右枕下回(P=0.011)差异具有统计学意义;青年组WMV/TIV比较显示,在左侧中央前回(P=0.041)、左侧颞中回(P=0.033)、左侧后扣带回(P=0.001)、右侧后扣带回(P=0.041)、右侧枕下回(P=0.019)差异具有统计学意义;(3)中年组GMV/TIV比较显示,不同高血压级别在左辅助运动区体积差异具有统计学意义(P=0.036),WMV/TIV比较差异均无统计学意义;(4)老年组GMV/TIV比较显示,不同高血压等级在右侧嗅皮质体积差异具有统计学意义(P=0.047),WMV/TIV比较差异均无统计学意义;(5)WMH Scheltens视觉评分显示:青年组差异均无统计学意义(P>0.05);中年组脑室旁WMH(额角、枕角、侧脑室旁)差异具有统计学意义(P=0.028、0.032、0.020),深部白质(额叶)差异具有统计学意义(P=0.024);老年组脑室旁WMH(额角)、深部白质(额叶)及基底节白质区(苍白球)差异具有统计学意义(P=0.022、0.024、0.015)。结论MRI多模态半定量分析可以有效评估高血压患者脑体积及WMH变化,青年组随着高血压级别升高脑GMV变化的脑亚区较中老年组变化的脑亚区多;中老年组WMH较青年组更易出现。

社会养老保险对农村老年人社会适应的影响——基于中国老年社会追踪调查的实证研究

基于中国老年社会追踪调查(CLASS)2016年和2018年两期数据,运用固定效应模型、工具变量法和渠道分析法,实证分析社会养老保险对农村老年人社会适应的影响。研究发现:社会养老保险显著提高了农村老年人的生活满意度和人际交往,对社会适应具有明显的改善效应,在对内生偏误进行有效处理后,所得结论依然稳健;社会养老保险对农村老年人社会适应的改善效用具有性别、年龄和居住方式差异;经济支持和情感支持是社会养老保险影响农村老年人社会适应的重要路径。因此,应提高社会养老保障水平并建立稳定持续的增长模式、强化社会养老公共服务均等化并精准施策、积极建设老年友好型社会并重视农村老年人的社会需求,以期进一步提高农村老年人的社会养老保障水平和社会适应能力。

乡村振兴视域下宗族多样性对农村公共品供给的影响研究

从多个方面补齐农村公共品供给短板,逐步建立与村民需求相衔接的公共品供给机制,是实现乡村振兴的重要保障。基于2016年和2018年中国劳动力动态调查数据,建立双向固定效应回归模型,分析宗族多样性对农村公共品供给的影响。结果表明,宗族多样性显著降低了农村公共品供给,具体表现为:一个村的宗族集中程度越低,该村生产性公共品供给的水平越低;宗族数量越多,非生产性公共品供给水平越低。进一步,引入基层民主选举的调节效应后发现,实行村民海选的村庄村民公共责任意识更强,降低了宗族多样性对农村公共品供给的负向影响。

中国重金属污染耕地土壤安全利用存在问题与建议

中国耕地土壤重金属污染情况不容乐观,如何安全利用重金属污染耕地仍是当今亟需解决的农业和环保问题。本文综合分析了近几年不同污染程度耕地土壤的安全利用措施,提出重金属低积累作物种植、重金属钝化技术、农艺调控及种植结构调整为当前污染耕地土壤安全利用的主要手段,并指出污染源防控力度不足、土壤污染与作物安全性关系不明、原位钝化技术风险及低积累作物利用效果的局限性仍然是中国污染耕地土壤安全、高效利用面临的主要问题,建议进一步完善污染土壤评价标准、健全污染土壤防控体系、优化污染土壤安全利用技术,以推动重金属污染耕地土壤的安全、高效和可持续利用。

水平低频谐变电偶极子源在地下介质中的电磁响应特征

研究水平低频谐变电偶极子在地下介质中产生的电磁场响应特征,不仅可以直观地揭示电磁波在地下介质中的传播和响应分布规律,且在地球物理勘探及地下无线电通讯等领域具有重要的实用价值。从谢昆诺夫势函数出发,利用索墨菲尔德积分及福克积分公式,经过严格的数学推导得到准静态条件下水平低频谐变电偶极子源在地下介质中产生的电磁场的解析表达式。通过与Scripps海洋研究所Kerry Key的数值解计算结果对比,发现无论是电场分量还是磁感应强度分量在整个频段符合度都较高,表明本文解析解推导的水平低频谐变电偶极子源在地下介质中产生的电磁场响应解析表达式的正确性;且解析解的计算速度更快,提高了可控源电磁法三维正演模拟中一次场计算的精度和速度,为可控源电磁法三维正演技术提供了基础支撑。

基于SAC深度强化学习算法的充电枪寻孔策略研究

针对机器人自动化充电任务中的寻孔操作,研究基于柔性行动者评价者(SAC)深度强化学习算法的机器人寻孔策略。设计一个基于actor-critic框架、以枪头位姿、接触力信息为输入、末端枪头坐标系XY平面动作为输出的策略控制器。该策略控制器共有5个神经网络,分别为actor网络、2个目标critic网络、2个critic网络;actor网络负责输出寻孔动作,目标critic网络负责输出下一寻孔状态下寻孔动作的价值评估,critic网络负责输出当前寻孔状态下寻孔动作的价值评估。基于double-Q trick方法使用2个目标critic网络输出价值中的较小值和2个critic网络输出价值中的较小值来分别更新critic网络和actor网络,以训练策略控制器。采用力位混合控制结构,将actor网络输出的XY平面位移动作转换成期望平动速度,与Z轴力跟踪导纳控制输出的期望速度合成机器人期望速度引导充电枪寻孔。仿真和实验验证了所提方法的有效性。

基于STM32-MAT的“运动控制系统”课程实验教学

针对“运动控制系统”课程在传统教学中,学生缺少实际控制单元设计与工程化实践训练的问题,探讨基于STM32-MAT/Target的交流电机矢量控制系统设计实践教学方法。采用STM32单片机开发交流电机驱动控制实验平台,利用Matlab/Simulink与STM32-MAT/Target代码生成技术,构建从纯软件仿真、半实物仿真,到实物实验的实践教学过程。通过仿真与实验结合,益于学生掌握交流电机矢量控制原理及其系统设计过程。

敲减MANF对利福平诱导的HepG2细胞中胆汁酸转运体适应性表达的影响

目的 探讨中脑胶质细胞神经营养因子(MANF)在利福平(RFP)诱导的人肝癌细胞(HepG2)胆汁酸转运体的适应性表达中的作用。方法 使用慢病毒稳转构建对照组细胞株(Y07)和敲减组细胞株(Y25),于对数生长期的Y07和Y25细胞中加入RFP 200μmol/L处理48 h。利用qRT-PCR和Western blot检测MANF、胆盐输出泵(BSEP)、多药耐药相关蛋白2/3/4(MRP2、MRP3、MRP4)、多药耐药蛋白1(MDR1)、有机溶质转运体a/β(OSTα/β)、有机阴离子转运蛋白(OATP2B1)的蛋白和基因表达程度。检测增殖细胞核抗原(PCNA)、增殖细胞标志物Ki67蛋白和基因表达程度评价各组细胞增殖水平变化;检测C/EBP同源蛋白(CHOP)、天冬氨酸半胱氨酸特异性蛋白酶-3(Caspase-3)蛋白和基因表达程度变化评估各组细胞凋亡情况。用试剂盒检测各组细胞培养液上清中的损伤标志物丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL)、总胆汁酸(TBA)的水平。结果 在蛋白和基因水平,RFP可诱导HepG2细胞的MANF、BSEP、MRP2、MRP3、MRP4、MDR1、OSTα、OSTβ、OATP2B1的上升(P<0.05),而MANF敲减后BSEP、MRP2、MRP3、MRP4、MDR1、OSTα、OSTβ、OATP2B1的蛋白和基因表达水平均下降(P<0.05)。在RFP作用下,敲减MANF后PCNA、Ki67的蛋白表达相对较高,CHOP、Caspase-3蛋白和基因表达上升(P<0.05),肝细胞损伤标志物水平上升(P<0.05)。结论 RFP可诱导HepG2细胞胆汁酸转运体的表达上升(P<0.05),而敲减MANF后的HepG2在RFP诱导下胆汁酸转运体的表达会明显下降(P<0.05),同时细胞损伤加重,提示MANF在RFP诱导的适应性反应中起保护作用。