基于双目eye in hand系统的多角度树干位姿估计方法

针对采摘机器人自主行走导航过程中,难以准确定位其与果树之间的相对位置,难以准确估计果树树干姿态的问题,提出基于双目eye in hand系统的多角度树干位姿估计方法。利用YOLOv5深度学习方法与半全局块匹配算法识别树干并生成局部点云;利用半径滤波和体素滤波减少树干点云数据;利用闭环式手眼标定方法对双目eye in hand系统进行标定,并对同一树干多角度相机位置的点云数据进行拼接;利用随机抽样一致(RANSAC)算法与无约束最小二乘法估计并优化树干的位置和姿态,获取树干的圆柱体参数。通过对30幅标定板图像进行实验,闭环式手眼标定方法的平均欧式误差为3.7177 mm;采用半径滤波和体素滤波可减少98.470%的点云数据;采用RANSAC算法、圆柱体估计算法拟合树干点云数据,得到圆柱体的半径r=41.2771 mm,R_(MAE)=2.57156 mm,R_(RMSE)=2.98936 mm;无约束最小二乘法优化后r=39.4028 mm,R_(MAE)=1.98955 mm,R_(RMSE)=2.46588 mm。该文通过对双目eye in hand系统进行标定,建立坐标系转换关系,多角度采集环境信息,准确定位机器人与果树之间的相对位置,估计果树树干的姿态。

基于Openstack云平台的校园二手物品交易系统的敏捷设计

通过Openstack云平台搭建服务器,利用J2EE的Struts-Spring-Hibernate(SSH)轻量级三层集成框架,采用软件敏捷方法 Scrum模型,快速设计并实现了基于Openstack云平台的校园二手物品交易系统.系统服务器端共享本地校园应用数据中心,在Openstack云平台上进行二手物品交易及管理方面的数据处理.客户端使用Android平台,为校园学生提供二手物品的查询、发布、交易、订单收藏、留言等功能.系统运行稳定,操作便捷,页面展示流畅.

祛魅与返魅:太极拳技击的理性审视

太极拳技击的发展演进是太极拳技击形象从祛魅走向返魅的逻辑进程。以马克斯·韦伯的祛魅理论为切入点,运用文献资料、历史研究、逻辑推理等研究方法,理性审视传统太极拳技击的祛魅历程及其所引发的危机,进而提出现代太极拳技击形象的返魅路径。研究认为:(1)“克力斯玛”光环加持、操化传习与对抗的“缺席”以及技击的“求巧”指向使得传统太极拳技击的祛魅化发展成为历史的必然选择。(2)学术祛魅与实践祛魅共同构成了两条太极拳技击的演进脉络,并引发了对太极拳技击的信任崩塌、技击技术至上主义盛行等危机。(3)现代太极拳技击形象的返魅理路应以太极推手项目为抓手,彰显太极拳技击之门内形象;以综合格斗竞技场、警务实战为应用平台,重塑太极拳技击之门外形象。

基于三维点云的大型铸件冒口切割轨迹规划

为解决人工切割大型铸件冒口对人体损害大,生产效率低和切割平面粗糙的问题,对视觉检测技术和机器人切割轨迹规划进行研究。首先,利用3D工业相机采集铸件三维场景点云信息;然后,通过提出的三点模板点云配准(three-point template point cloud registration, TTPCR)方法获取铸件切割点位的位姿信息,利用手眼标定变换矩阵把切割点位的信息变换到机械臂的基坐标系下;最后,利用空间圆弧的姿态插补求出切割轨迹的位姿信息,并用RoboDK软件开展实验。实验结果表明切割的误差小于1.3 mm,相对于传统的人工切割方法,切割豁口缝隙减少了37.5%,切割表面粗糙度降低了70.8%,切割表面平均粗糙深度降低了65.6%,满足铸件切割工艺要求,具有一定的工业应用价值。

基于三维点云处理的自动化手眼标定系统设计与实现

为了解决手眼标定过程中存在的操作烦琐、人工选点误差大等问题,文章设计并实现了一个基于三维点云处理技术的自动化手眼标定系统。该系统通过简单的棋盘格标定板在10个不同姿态下扫描了三维点云,利用Harris算法自动提取了角点坐标,构建了AX=XB方程并利用Tsai方法求解方程,从而通过ICP配准算法对计算结果进行了补偿。实验结果证明,该系统具有高效稳定的标定性能,标定精度可达1 mm。

面向复杂山区微地貌的手持LiDAR点云滤波方法比较

本文以手持激光点云数据是否可用于进行复杂山地土壤侵蚀和地表剥蚀测量为典型实例,试验对比分析了渐进加密三角网滤波算法、坡度滤波算法及布料模拟滤波算法在地面激光雷达点云分类中的性能。具体分别采用了3种滤波对应的参数对试验数据集进行测试以获得最高性能,并对比分析而获得每种算法的最优滤波。试验结果表明:对于平缓裸露地貌的滤波处理,布料模拟滤波效果最好,渐进加密三角网滤波次之,坡度滤波算法效果最差;对于复杂山地地貌的滤波处理,渐进加密三角网滤波算法滤波效果最好,布料模拟滤波次之,坡度滤波算法效果最差。试验研究成果为优化滤波算法的参数以提高其检测微地形变化的性能提供了有价值的信息,并验证了渐进加密三角网滤波在复杂地区滤波效果的有效性。

基于视觉引导的机器人抓取系统手眼标定方法

[目的]为降低食品自动化生产线机器人定位误差和标定物识别误差,设计一种基于空间网格的手眼标定方法。[方法]基于姿态矩阵的组成,通过平移和旋转机器人末端获取末端相对于相机的姿态与位置,提出使用已知对应点对配准的方法降低平移法中机器人定位误差对姿态求解的影响;在空间圆拟合法的基础上提出两点向量法求解末端位置以减少数据采集量,并提出拟合球心的方式补偿手眼标定结果。[结果]标定后实测平均误差为0.8 mm。[结论]基于Eye-In-Hand型手眼系统可实现较高精度的物体定位。

基于多深度相机融合的机械臂抓取系统

针对单深度相机视角下获取的物体深度图像存在噪声干扰、遮挡等问题,使物体点云形状缺失或变形,3D特征存在不稳定性,提出一种多深度相机融合方法。利用多相机标定结果拼接各个相机视角下的点云数据,通过k邻域去噪算法除去点云中的噪声点,再对去噪点云数据进行体素化降采样,使拼接后的点云在空间均匀分布,从而获取完整的物体形状。同时建立了一个端到端的神经网络,通过输入多相机拍摄的RGB-D图像来预测二指平行夹爪的3D位置和3D方向。为优化预测抓取结果,改进了神经网络中对预测结果的鲁棒性评估,提出力螺旋空间场评价方法,提高了4%的成功率。最后将该抓取系统应用于AR5机械臂,实现了91%的抓取成功率。

开放大学基层分校理工专业在线实践教学模式的应用研究

随着信息技术的不断发展,开放大学基层分校理工专业积极尝试在线实践教学模式的应用研究。通过观察、问卷访谈以及大量实践,提出了开放大学提高在线实践教学模式成效的三大途径,包括:加强虚拟仿真实验平台建设或引入云服务器技术、开展课程在线实践教学案例设计以及设计合理的在线课程实践评价指标体系。

LSFP下的机器人视觉定位技术研究

针对当前点云的定位算法中,多平面分割效果差、误匹配以及定位精度不够高等问题,提出LSFP的定位思想和C-S分割算法,对目标物体进行定位。在深度相机场景下,利用点云处理算法初步获取目标的位姿,经手眼标定后,进行初步引导;再使用3D扫描仪进一步定位目标物体。结果表明:(1)C-S分割算法对多平面分割效果良好,能更准确地去除多余平面,减少点云数量。(2)在垂直于Z轴且Z轴坐标值为171 mm和-10 mm的平面上,仅PrimeSense的定位距离的均方根误差为7.3 mm和8.2 mm,LSFP下的定位距离的均方根误差为2.6 mm和3.2 mm。(3)LSFP定位思想能扩大场景定位的范围,提高物体的定位精度,具有良好的准确性。

基于3D视觉点云配准的高精度手眼标定方法

针对二维视觉测量方式缺乏Z轴深度信息导致手眼标定结果精度不高的问题,提出一种基于3D视觉点云配准的高精度手眼标定方法,搭建了一套单目结构光手眼标定系统,以传统的手眼标定模型为基础,采用最小化点云配准误差算法解算手眼标定矩阵。采用基于矩阵直积参数化方法初步求解手眼标定矩阵并作为初值,构建点云配准误差优化模型,以最小化点云配准误差为代价函数,同时,为保证手眼矩阵中旋转矩阵的正交特性,把代价函数从李群空间变换到李代数空间下,并对李代数空间下的代价函数进行最小二乘法迭代求解,获得最优的手眼标定矩阵。实验结果表明,所提方法具有较好的稳定性和精确性,手眼标定结果满足基于机械臂3D视觉测量的点云配准精度要求。

基于物联网技术的手卫生智慧云系统在新生儿科手卫生监测中的应用

目的 探讨基于物联网技术的手卫生智慧云系统在新生儿科手卫生监测中的应用。方法 选取某院新生儿科的工作人员为研究对象,利用手卫生智慧云系统收集2021年5月—2022年6月的手卫生依从率数据,与同期“直接观察法”记录的数据进行比较,分析手卫生智慧云系统的应用对工作人员手卫生依从性及数据真实性的影响。结果 使用手卫生智慧云系统后,医务人员手卫生依从率为89.76%,低于同期直接观察法的92.73%,差异有统计学意义(P<0.001)。不同岗位工作人员两种监测方法的手卫生依从率比较,护士手卫生智慧云系统监测的手卫生依从率低于直接观察法,差异有统计学意义(P<0.001)。接触患者前后、清洁无菌操作前手卫生智慧云系统监测的手卫生依从率均低于直接观察法,差异均有统计学意义(均P<0.05)。手卫生智慧云系统监测的不同工作时间段的手卫生依从率比较,差异有统计学意义(P<0.01)。手卫生智慧云系统监测的手消毒剂每床日消耗量为39.16 mL。结论 使用手卫生智慧云系统监测医务人员手卫生,可真实有效获取数据。

不同架势“并步云手”手眼协调与重心变化相关性研究

太极拳是我国优秀文化中的瑰宝,对运动功能的发展也有其独特优势。协调能力和平衡能力是身体素质的重要组成部分,对人体的健康发展有重要作用,然而太极拳对发展人体协调能力和平衡能力关系的研究尚未见有报道。因此,该文对太极拳“并步云手”动作进行研究,探讨太极拳不同架势下“并步云手”动作完成过程中手眼协调能力与重心之间的关系,为太极拳在健身锻炼中的应用提供实验证据。

手持扫描仪在冰箱容积测量中的应用

冰箱内壁的不规则性与复杂性,使传统的测量方式和工具对冰箱容积的精确测量具有极大的局限性,难以满足计量工作中对冰箱容积快速、准确测量的需求。因此,本文提出利用手持激光扫描仪和手持光栅扫描仪,对冰箱进行容积测量。通过使用扫描仪扫描冰箱内壁,获取密集点云数据,建立冰箱的三维模型,实现对冰箱容积的精确测量,相较于传统的几何测量法,提高了62.5%和89.5%。

基于手持式深度相机的包裹体积测量方法

包裹体积测量是物流计费的重要环节.针对快递网点和快递员上门收件等场景中对包裹体积现场快速测量的需求,提出一种基于RGB-D(red green blue-depth)相机的手持式包裹体积测量方法.首先,使用RGB-D相机获得场景初始点云,对初始点云预处理后得到包裹点云,并提取包裹的两个特征平面.其次,对点云平面进行坐标变换,针对坐标变换后点云数据的非均匀性问题,采用基于八叉树的体素滤波算法对点云进行下采样及初步均匀化处理,并提出一种点云空洞填补算法修复体素滤波后点云中的空洞,从而得到两组分布均匀的包裹特征平面点云.最后,利用两组特征平面点云的坐标求取包裹体积.实验结果表明:测量结果的重复性相对误差小于1.6%,在不大于80 cm的拍摄距离内体积测量相对误差小于3.2%,满足物流现场高精度、低成本测量的需求.

“太极云手”联合高流量湿化氧疗治疗吸入性肺炎并肺实变的临床研究

目的:探讨“太极云手”联合高流量湿化氧疗治疗吸入性肺炎并肺实变的临床价值。方法:将福建中医药大学附属康复医院于2021年3月至2022年9月收治的61例吸入性肺炎并肺实变患者按信封法分为对照组(n=30)和研究组(n=31)。所有患者到院后均接受常规内科治疗,对照组在此基础上增加高流量湿化氧疗治疗,研究组在对照组基础上增加“太极云手”治疗,两组均连续治疗2周。比较两组治疗效果、临床相关指标(抗生素使用时间、住院时间)肺部X线片分级、呼吸功能指标[补吸气量(IC)、补呼气量(ERV)、潮气量(VT)、肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)]和炎症介质[白细胞介素-1(IL-1)、C反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]水平。结果:研究组治疗总有效率为100.00%,高于对照组的80.00%(P<0.05);研究组抗生素使用时间及住院时间短于对照组(P<0.05);治疗后,研究组肺部X线片分级优于对照组(P<0.05);治疗后,研究组IC、ERV、VT及FVC高于对照组(P<0.05);治疗后,研究组IL-1、CRP及TNF-α水平低于对照组(P<0.05)。结论:“太极云手”联合高流量湿化氧疗可有效促进吸入性肺炎并肺实变患者肺部病灶吸收,改善其呼吸功能,减轻机体炎症反应,促进患者康复。

人类生态文明视域下的未来武术

未来武术的发展,将朝着自然的武术、智慧的武术、艺术的武术3个方向发展。太极拳与推手很可能是未来武术的重要形式。它所反映的人与自然和谐的哲学观、人与人和谐的伦理观、人自身和谐的养生观与人类对生态文明的向往和追求相一致。

94GHz云雷达回波及测云能力分析

重点利用英国的94 GHz Galileo测云雷达,结合35 GHz云雷达、地面雨滴谱仪、雨量计和探空资料等,分析了94 GHz雷达的回波特征及测云能力。结果表明:(1)94 GHz云雷达能清楚反映出云及弱降水过程的云系结构变化和云内小尺度变化,可以探测到雾,雾的多普勒速度杂乱;(2)94 GHz云雷达区别于厘米波雷达的较显著的回波特征是层状云降水的0℃层亮带下面雷达反射率因子降低不明显或没有降低及0℃层亮带上面存在0℃层暗带,分别是因为雨滴较大及冰晶较大产生非瑞利散射引起的,暗带区域的宽度一般在600 m以下,暗带区域的许多冰晶聚合物最大尺度可超过3 mm,有些暗带区域的许多冰晶聚合物最大尺度可超过6.8 mm,多普勒速度及谱宽显著增大的地方是融化层顶;(3)与35 GHz测云雷达相比,由于衰减和非瑞利散射,降水时的94 GHz雷达反射率因子远小于35 GHz雷达反射率因子,使探测到的高云云顶高度偏低,但94 GHz云雷达抑制地物杂波的能力更高,在晴空低云探测方面具有优势。这些结果为中国正在研制的94 GHz云雷达回波可靠性分析提供了参考。94 GHz云雷达与其他探测手段结合,可揭示各种天气形成的物理机制,对天气预报、云物理的发展、人工影响天气、气候变化的研究均有重要意义。

太极柔力球运动对老年女性血清雌激素、肌肉力量及认知功能的影响

目的:通过分析太极柔力球练习对老年女性血清雌激素、肌肉力量、手臂稳定性、光辨别反应时、长时及瞬时记忆保持量的影响,探讨太极柔力球运动提高老年女性肌肉力量及认知功能的可行性。方法:选取老年女性29人,分为对照组(14人)和锻炼组(15人),对两组血清雌二醇、左右手握力、红绿光辨别反应时、手臂稳定性及长时、瞬时记忆保持量等各项指标进行比较分析。结果:与对照组比较,老年女性太极柔力球锻炼组的血清雌二醇(76.85±15.36pmol/L;P<0.01)、右手握力(278.36±52.36N;P<0.01)、红绿光辨别反应时(0.42±0.15s;0.60±0.21s;P<0.01,P<0.05)、右手臂稳定性(3.65±0.52mm;P<0.01)、长时记忆保持量(0.55±0.09;P<0.05)及瞬时记忆保持量(0.62±0.15;P<0.05)差异均有显著性;左手握力(225.69±18.67N)及左手臂稳定性(5.3±0.99mm)较对照组增高,但无显著性差异(P>0.05)。结论:太极柔力球练习可增高老年女性的血清雌二醇水平,对提高老年女性的肌肉力量及认知功能具有积极作用,值得大力推广。

太极推手课堂教学模式新探

在剖析武术教育改革大方向、太极推手推广普及困境及可行性基础上,重点构建了简约化的太极推手技术体系及课堂教学结构模式和进度模式。技术体系的要点是:把位入手、四大技法、四个步骤、四种功法。课堂教学的基本练习形式包括单式动作、盘手练习、盘手对抗、定步对抗、比赛对抗。课堂教学结构归纳为程序化的三段式结构,教学进度则以速建技术框架、合理划分学习周期为原则进行安排。