基于平行测试的认知自动驾驶智能架构研究

在大数据、云计算和机器学习等新一代人工智能技术的推动下,自动驾驶的感知智能在近年来得到显著的提升与发展.然而,与人类驾驶过程中隐含的以自我目的实现为引导的自探索性和自主性相比,现阶段自动驾驶技术主要以辅助驾驶功能为主,还停留在以被动感知、规划与控制为主的初级智能自动驾驶阶段.为实现车辆智能从数据驱动的环境感知、辅助决策、被动规划到知识驱动的场景认知、推理决策、主动规划的提升,亟需增强车辆自身对复杂外界信息归纳提炼、推理决策、评价估计等类人能力.首先回顾自动驾驶关键技术演化及其应用发展历程;随后分析测试对车辆智能评估的效用;然后基于平行测试理论,提出自动驾驶车辆认知智能训练、测试与评估空间的构建方法,并设计基于平行测试的认知自动驾驶智能训练框架.该项研究工作预期能为推动自动驾驶从感知智能向认知智能的升级提供可行的技术支撑与实现路径.

AccuLearning自动勾画临床靶区和危及器官用于宫颈癌术后放疗的可行性研究

目的从几何学和剂量学探讨AccuLearning(AL)建立宫颈癌术后临床靶区(CTV)和危及器官(OARs)自动勾画模型应用于临床的可行性。方法选取75例宫颈癌术后手动勾画CT数据,60例应用AL训练生成自动勾画模型,并对剩余15例进行自动勾画,同时将自动勾画图像上的放疗计划导入到手动勾画结构上,比较两种勾画方式的效率、戴斯相似系数(DSC)、豪斯多夫距离(HD)和剂量学差异。结果自动勾画时间明显小于手动勾画(P<0.05);各结构DSC值≥0.87;肠袋和直肠的HD值在10 mm左右,其余结构小于5 mm;剂量学评估CTV(D98、V90%、V95%、Dmean、HI)、肠袋(V50)和膀胱(V50)有显著性差异(P<0.05)。结论基于AL形成的宫颈癌术后自动勾画模型提高了放疗效率,OARs具有直接应用于临床的可能性,CTV仍需进一步修改。

日光温室薄膜全自动清洗机研制与试验

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿温室长度方向移动;为实现自动换行清洗,设计棚顶移位换行装置,调整棚顶吊绳安装高度,避免吊绳在换行作业时与棚面产生干涉而影响换行质量或损伤薄膜。基于多传感器融合与数据校验技术,保证清洗主机、棚顶与地面移位装置间的协作实时性、一致性及可靠性。为验证设计方案的合理性与可行性,以参照日光温室跨度、脊高、肩高参数10:1制作模型温室,按外形尺寸5:1加工清洗样机,并进行对齐、倾斜偏移及清洗效果验证试验。结果表明,清洗主机升降时的水平偏移量在±3°以内,左右偏移量在±7 mm以内(换行操作时各偏移量无累积);地面与棚顶移位换行装置的单次换行误差与多次换行累计误差均在1 mm左右;毛刷材料选型与关键参数设计合理,可对薄膜表面灰尘进行有效清洗,洗净率为95.4%,清洗效果明显。该清洗机在丰富国内日光温室清洗装备类型的同时,有效解决了团队前期研发清洗机质量大、易伤膜、自动化水平低等问题,为温室大棚薄膜相关清洗设备的设计研发提供了参考。

针对自动驾驶智能模型的攻击与防御

近年来,以深度学习算法为代表的人工智能技术为人类生产生活的方方面面带来了巨大的革新,尤其是在自动驾驶领域,部署着自动驾驶系统的智能汽车已经走进入们的生活,成为了重要的生产力工具.然而,自动驾驶系统中的人工智能模型面临着潜在的安全隐患和风险,这给人民群众生命财产安全带来了严重威胁.本文通过回顾自动驾驶智能模型攻击和防御的相关研究工作,揭示自动驾驶系统在物理世界下面临的安全风险并归纳总结了相应的防御对策.具体来说,本文首先介绍了包含攻击面、攻击能力和攻击目标的自动驾驶系统安全风险模型.其次,面向自动驾驶系统的三个关键功能层——传感器层、感知层和决策层,本文依据受攻击的智能模型和攻击手段归纳、分析了对应的攻击方法以及防御对策,并探讨了现有方法的局限性.最后,本文讨论和展望了自动驾驶智能模型攻击与防御技术面临的难题与挑战,并指出了未来潜在的研究方向和发展趋势.

机耕道自动驾驶农机局部路径规划

针对机耕道场景下自动驾驶农机行驶的安全性、平稳性与规划实时性的实际需求,该研究提出了一种基于二次规划的局部路径规划方法。首先基于有限状态机构建农机机耕道行驶模式,其次采用横纵向解耦的方法,通过改进状态栅格法分别对农机速度行为和轨迹行为进行决策,随后利用二次规划方法生成满足多目标、多约束条件的农机轨迹和速度,得到最优路径,最后在多种行驶环境中进行仿真和实车试验,行驶参考速度为2 m/s。实车试验结果表明,在绕行静态障碍物场景中,规划轨迹的平均绝对曲率为0.021 m^(-1),最大绝对曲率为0.056 m^(-1),平均绝对横向误差为3.23 cm,最大绝对横向误差为8.69 cm,农机与障碍物外轮廓的距离大于0.76 m;在规避相向行驶、同向行驶和横穿机耕道的动态障碍物场景中,规划速度的平均绝对速度误差为0.08~0.12 m/s,绝对速度误差小于0.38 m/s,加速度变化范围为-0.38~0.44 m/s^(2)。在规划周期为200 ms的仿真试验中,该文算法平均耗时48 ms,最大耗时75 ms,相比采用静态状态栅格法平均耗时减少38 ms,算法效率提升44%。研究结果可为机耕道场景下的农机局部路径规划提供技术支持。

OBE理念下自动化一流本科专业课程教学改革与实践

成果导向教育(OBE)的课程教学是一流专业建设和人才培养改革的本质。针对自动化专业课程教学改革的需求,该文通过修订课程教学大纲,明确课程目标、课程资源、教学内容和考核评价等,并采取“导、学、教、练、思、考、评”的多元化教学过程,提升学生解决复杂工程问题的能力。自动控制原理课程教学改革与实践表明,OBE理念是提升学生学习效果的有效途径,取得显著效果。

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

智能财务之流程自动化变革:从RPA到IPA

作为财务智能化发展的重要利器之一,流程自动化自出现之日起就受到了相关理论和实践工作者的普遍关注。经过十几年的快速发展,流程自动化正在从RPA演变到IPA,并朝着超级自动化的方向发展。本文从相关概念入手,以在财经领域的应用为视角,回顾流程自动化的发展历程,分析RPA、IPA、超级自动化的核心技术和系统架构及其特点,比较RPA和IPA各项指标的差异,探索流程自动化发展中的瓶颈问题和未来的发展方向,希望能给流程自动化的进一步系统研发和应用实践提供有益的参考。

超声自动乳腺全容积成像表现对乳腺癌腋窝淋巴结转移的预测价值及乳腺癌腋窝淋巴结转移的危险因素分析

目的探讨超声自动乳腺全容积成像(ABVS)预测乳腺癌患者发生腋窝淋巴结转移(ALNM)的临床价值并分析乳腺癌腋窝淋巴结转移的独立危险因素。方法选取2019年5月至2021年5月于河北省保定市第二中心医院接受手术治疗并确诊为单侧单发乳腺癌患者249例,手术治疗前均接受ABVS检查,根据术后病理结果分为ALNM组98例和无ALNM组151例。比较分析两组患者的一般资料及ABVS超声参数,采用多因素logistic回归分析乳腺癌患者发生ALNM的独立危险因素,采用受试者操作特征(ROC)曲线分析ABVS超声参数对乳腺癌患者发生ALNM的预测价值。结果与无ALNM组相比,ALNM组肿瘤最大径更大,肿瘤距乳头距离更近,肿瘤边缘不光整、内部回声不均匀、冠状面汇聚征比例更高,差异均有统计学意义(P<0.05);而两组在年龄、绝经、病理分级、分子分型以及肿瘤位置、形态、微钙化方面差异均无统计学意义(P>0.05)。多因素logistic回归分析结果显示,肿瘤最大径、肿瘤距乳头距离、有冠状面汇聚征是乳腺癌患者发生ALNM的独立危险因素(P<0.05)。ROC曲线分析显示,肿瘤最大径、肿瘤距乳头距离、有冠状面汇聚征单独预测及三者联合预测乳腺癌患者发生ALNM的曲线下面积分别为0.693、0.605、0.628、0.809,三者联合预测的曲线下面积最大,联合预测的敏感度为70.68%,特异度为83.04%。结论ABVS超声参数有助于预测单侧单发乳腺癌患者手术治疗前是否发生ALNM,肿瘤最大径、肿瘤距乳头距离、有冠状面汇聚征是发生ALNM的独立危险因素,且三者联合可提高乳腺癌患者发生ALNM风险的预测价值。

农业机械电气自动化系统的远程监控与控制技术研究

农业安全问题是农业生产中的关键问题,农业机械电气自动化系统可以减少农业机械设备的故障频发,增加农业机械的使用寿命,在农业生产中至关重要。基于总线技术、无线通信技术的农业机械远程监控系统是智能化的管理系统,由监控中心、通信网络、农业机械系统终端组成。将监控设备与监控中心建立连接,中心服务器通过移动通信技术获取农业机械传感器信息,并储存在服务器数据库中,通过监控设备实现对农业机械的远程监控。提高了农业生产的安全性和农业机械的工作效率。

基于模糊控制技术的播种机自动定位导航系统研究

介绍了播种机自动定位导航系统总体设计,并基于播种机位置和观测角度,建立了定位导航和路径预测的数学模型。采用模糊控制技术,结合播种机和观测角度,设计了自适应模糊控制策略,可以实现播种机转向的精准控制。试验结果表明:系统相比传统PID控制方法,偏差小太多,说明本文方法能够获得较高的播种机定位导航精度,证明了系统的有效性和可行性。

智能制造背景下高职电气自动化专业人才培养模式的创新研究

高职电气自动化技术专业在智能制造新形势下,人才培养方案需要创新变革。文章针对目前电气自动化技术高技能人才培养目标与企业实际需求的差异、人才培养质量偏低、校企融合深度不足等现状,探讨了电气自动化课程体系的构建;基于工作过程项目实施模式的创新、专综课程结合的培养体系,提出了以培养学生能力素养为主线、以学生发展为中心,通过产教融合、科教融合创新机制,构建了依托“五新育人”“岗课证赛”实践教学进行能力培养的人才培养新模式,以期为其他专业的人才培养方案提供改进思路。

基于雷达自动目标识别技术的反无人机雷达

面对“低慢小”(Low Slow Small, LSS)无人机威胁挑战,反无人机雷达的关键作用日益凸显。在反无人机系统(Countering-Unmanned Aerial Systems, C-UAS)技术中,反无人机雷达作为C-UAS的核心传感器,承担着关键任务,包括探测和导引等。尽管其重要性显而易见,反无人机雷达设计仍然存在概念上的不清晰,例如如何定义LSS无人机目标,以及为何众多反无人机雷达难以探测无人机等问题。通过探讨雷达自动目标识别(Automatic Target Recognition, ATR)技术在反无人机雷达中的应用,从目标特性和探测技术2个方面明确了关键问题。强调了雷达探测的独立过程,将其分为“信号检测”和“目标识别”,并指出反无人机雷达的主要探测对象是LSS无人机目标。ATR性能等级被明确定义,涵盖了“Detection探测”“Classification分类”“Identification识别”“Description描述”4个等级。整合ATR功能显著提升了无人机的探测距离和识别能力,推动了反无人机雷达系统的性能升级。

自动巡航草方格固沙机结构设计分析及试验

针对荒漠化治理对草方格固沙机的需求,提出了一种集底盘、开沟机构、草箱机构、插草机构、覆压沙机构、播种及洒水机构、升降机构与一体的多功能草方格固沙机。分析了“T+一”式草方格种植模式的优势,提出了自动巡航草方格固沙机整体结构方案,并对开沟机构、草箱机构、插草机构、覆压沙机构、播种及洒水机构、升降机构等关键组件的功能和结构进行了详细分析。应用三维建模软件建立虚拟机构模型,对推草和插草机构进行了运动仿真分析,并对整机进行了作业性能试验。结果表明:各机构构件间无干涉,构件运动仿真轨迹符合功能要求,杆件尺寸参数设计合理,机器作业效率高,可有效保证草方格铺设的准确性和有效性,满足机械化固沙的要求,具有良好的通用性和适应性。

基于PLC构建电力巡检机器人自动化控制系统

该文对电力巡检机器人的自动化控制系统进行以PLC为基础的设计,提升电力调度的效率与安全性。基于PLC构建电力巡检机器人自动化控制系统总体架构,通过上位机接收操纵台传递的操作者信息以及下位机传递的温度、角度等状态信息,通过OPC通信程序将指令下发至下位机,下位机依据上位机下达指令,通过PID驱动控制器完成电力巡检机器人运动控制,利用模糊C均值聚类方法判别电力巡检机器人故障,将结果实时传送到上位机操纵台的显示器,及时反馈机器人的工作状态。实验结果表明,该系统可以控制机器人完成电力巡检,该系统应用后可有效检测机器人故障,使其具备优秀的避障能力,可实现上下位机实时通信。

竞技运动专家的认知优势及其形成机制——基于自动性特点和抽象化表征

目前对于竞技运动专家如何从长期训练中获得和迁移、提炼和更新专业知识与技能的机制尚未有清晰的阐释。基于专家-新手范式的研究表明,从表征学习的角度看竞技运动专家的认知优势主要体现在注意优势和记忆优势两方面,而竞技运动专家知识与技能的自动性特点和抽象化表征是其认知优势效应形成的两个关键原因。从生成模型的角度探讨竞技运动专家知识系统的抽象化表征机制,为能更好地理解竞技运动专家的认知优势效应,助其突破认知局限性提供了新的理论依据。

PLC技术的造纸机械设备自动控制系统设计与研究

新型造纸公司依托于高科技实现了生产流程的机械化和自动化,造纸行业的生产效率和效益都得到了提升。PLC技术在工业自动化生产中应用广泛,在造纸机械设备的应用有利于提高造纸设备的自动化运转,同时有助于提高产品的质量,节约产品的人力成本和时间成本等。对PLC技术进行了简要介绍,并讨论了其在造纸机械设备的应用的形式以及自动化设计系统的设计等,为造纸行业的进一步发展提供更多的技术支撑。

基于OBE和迭代创新的机械制造及自动化专业人才培养模式改革与实践研究

针对国家对高素质技能人才培养的需求,对基于OBE理念和迭代创新的人才培养模式进行改革,并以机械制造及自动化(模具方向)专业为例,从人才培养目标和核心能力指标、专业课程体系和课程内容、教学模式和教学方法、教学评价体系和教师队伍的培养等方面提出改革设想并进行了教学实践,取得了一定的成效。

基于深度强化学习的多自动导引车运动规划

为解决移动机器人仓储系统中的多自动导引车(AGV)无冲突运动规划问题,建立了Markov决策过程模型,提出一种新的基于深度Q网络(DQN)的求解方法。将AGV的位置作为输入信息,利用DQN估计该状态下采取每个动作所能获得的最大期望累计奖励,并采用经典的深度Q学习算法进行训练。算例计算结果表明,该方法可以有效克服AGV车队在运动中的碰撞问题,使AGV车队能够在无冲突的情况下完成货架搬运任务。与已有启发式算法相比,该方法求得的AGV运动规划方案所需要的平均最大完工时间更短。

城市轨道交通全自动运行线路多专业速度控制与匹配设计研究

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析通信、信号、车辆、线路、环境等对全自动运行(FAO)线路列车运行速度的限制,提出列车自动运行(ATO)模式、列车自动防护(ATP)模式、蠕动模式和洗车模式4种典型运行模式下的速度匹配控制方案,讨论了根据线路等级速度拟定正线区间结构设计速度、车辆构造速度、车辆超速防护触发速度、车辆最大动态包络线计算速度、最高ATP顶篷速度、最高ATO目标速度的方法,并给出多专业匹配设计关键速度建议值。同时借助仿真手段,结合不同站间距设置与最短时间速度曲线计算,进一步针对速度等级为80,100 km/h以及120 km/h的线路分别讨论了站间距的匹配设计,建议三者站间距分别不少于1.0,1.4 km以及2.5 km。开展多专业速度控制与匹配设计的优化,有助于最大化发挥系统和设备性能,保证线路整体运营水平。