基于合成数据集的多目标识别与6-DoF位姿估计

多目标识别及六自由度(6-DoF)位姿估计是实现物料无序堆放状态下机器人自动分拣的关键。近年来,基于深度神经网络的方法在目标识别及位姿估计领域受到广泛关注,但此类方法依赖大量训练样本,而样本的采集及标注费时费力,限制了其实用性。其次,当成像条件差、目标相互遮挡时,现有位姿估计方法无法保证结果的可靠性,进而导致抓取失败。为此,文中提出了一种基于合成数据样本的目标识别、分割及位姿估计方法。首先,以目标对象的3维(3D)几何模型为基础,利用3D图形编程工具生成虚拟场景的多视角RGB-D合成图像,并对生成的RGB图像及深度图像分别进行风格迁移和噪声增强,从而提高合成数据的真实感,以适应真实场景的检测需要;接着,利用合成数据集训练YOLOv7-mask实例分割模型,运用真实数据进行测试,结果验证了该方法的有效性;然后,以分割结果为基础,基于ES6D目标位姿估计模型,提出了一种在线姿态评估方法,以自动滤除严重失真的估计结果;最后,采用基于主动视觉的位姿估计校正策略,引导机械臂运动到新的视角重新检测,以解决因遮挡而导致位姿估计偏差的问题。在自行搭建的6自由度工业机器人视觉分拣系统上进行了实验,结果表明,文中提出的方法能较好地适应复杂环境下工件的识别与6-DoF姿态估计要求。

曲妥珠单抗辅助改良DOF双周方案对顺铂耐药的胃癌患者血清肿瘤标志物及生存率的影响分析

背景与目的:曲妥珠单抗的耐药发生率相对较低,可以作为辅助治疗提高临床疗效,既往多用于治疗乳腺癌,在其他癌症中的应用研究较少。本研究旨在探讨曲妥珠单抗辅助改良DOF双周方案对顺铂耐药的胃癌患者血清肿瘤标志物和生存率的影响,以期为顺铂耐药的胃癌患者的临床治疗方式选择提供更多参考。方法:选择2017年1月—2019年1月哈励逊国际和平医院收治的80例顺铂耐药的胃癌患者作为研究对象,按随机数字表法均分为观察组和对照组,均接受改良DOF双周方案治疗,观察组在此基础上加上曲妥珠单抗辅助治疗。比较两组的血清肿瘤标志物[血清癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)、糖类抗原19-9(carbohydrate antigen 19-9,CA19-9)、CA72-4]、血清新生血管标志物[血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、色素上皮衍生因子(pigment epithelial derived factor,PEDF)、血管生成素-2(angiopoietin-2,Ang-2)]、生化指标[N端脑钠肽前体(N terminal pro B type natriuretic peptide,NTproBNP)、天冬氨酸转氨酶(aspartatetransaminase,AST)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、丙氨酸转氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)]、不良反应及生存率。本研究经哈励逊国际和平医院伦理委员会审查批准(编号:20160511)。结果:治疗后,两组的CEA、CA19-9及CA72-4较治疗前下降,且观察组的CEA、CA19-9及CA72-4检测值均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.01)。治疗后,两组的VEGF、PEDF及Ang-2较治疗前下降,差异有统计学意义(P<0.01);两组治疗前后的VEGF、PEDF及Ang-2差异无统计学意义(P>0.05)。两组治疗前后的NT-proBNP、AST、BUN及ALT差异无统计学意义(P>0.05)。两组的乏力、胃肠道反应、骨髓抑制发生人数占比及不良反应总发生率差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后5年,观察组存活11例(27.5%),死亡29例(72.5%);对照组存活3例(7.5%),死亡37例(92.5%),观察组的中位生存期为2年(95%CI:1.8~2.2),对照组的中位生存期为1年(95%CI:0.6~1.4),观察组1~5年存活率高于对照组,差异有统计学意义(log-rankχ^(2)=13.853,P=0.001)。结论:在顺铂耐药胃癌患者的临床治疗中采用曲妥珠单抗辅助改良DOF双周方案能降低血清肿瘤标志物表达水平,提升患者的5年生存率,且用药安全性较高。

基于动网格6DOF模型的框架式流速仪水力特性数值模拟与明渠测流速率常数预测

为分析明渠内框架式流速仪流场特性与运动姿态,同时对流速仪倍常数K和摩阻系数C进行率定,根据不可压缩流体流动的Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型,结合VOF多相流模型,建立动态网格下的6自由度(6DOF)刚体动力学耦合数值仿真模型,对水冲击流速仪旋桨使之被动旋转过程进行了仿真,分析了流速仪在不同位置对流速仪倍常数K和摩阻系数C的影响规律。结果表明:采用动网格6DOF模型可以较好地模拟框架式流速仪在明渠的流动状态,仿真结果可靠性较高;通过对不同时刻转速与流速拟合曲线分析可知,流速仪位置不同会影响流速仪摩阻系数C,对流速仪倍常数K影响不大。研究结果可为进一步研究框架式流速仪优化和不同含沙水流条件下对流速仪的磨损提供参考。

一种6-DOF小行星着陆轨迹序列凸优化方法

针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度更高。为了在凸约束下解决小行星着陆过程燃料消耗最优问题,通过对探测器动力学模型及其约束进行线性化和离散化,将原来的非凸连续时间优化问题转化为凸化的子问题,即二阶锥规划问题(SOCP);然后引入了虚拟控制项和信赖域,以增强算法的鲁棒性。通过在形状不规则小行星上的着陆模拟,验证了所提出算法的有效性,仿真结果满足各项约束条件,可实现高精度着陆和燃料消耗最优的目标。

6-DOFs机器臂在位置模式下追随运动意图的研究

为了使脑卒中患者在主动康复中能够得到准确、实时、稳定的识别效果,本研究提出了基于6-DOFs协作机器人作为一种康复运动设备。患者的运动意图通过其手与机器臂末端的六维力传感器作用的程度与方向来捕捉,控制系统则通过解析出的运动意图实现机器臂末端运动方向与速度的设置和驱动。运动意图主要由运动方向和运动程度两个指标表达,前者由力传感器各分力的合力方向确定,后者由合力的大小确定,同时还要检测合力与TCP所在轨迹点处切线方向的夹角,最终确定出机器臂末端沿轨迹运动的速度。

新型3-DOF 1T2R并联机构的运动学分析与尺度优化

移动和转动混合运动的并联机构具有很高的研究和应用价值。基于转移混合输出运动的机构适用范围广,但该类机构的设计比较困难。为了研发和推广转移混合运动的1T2R并联机构,基于平面五杆机构和一条无约束支链,设计了一种一平移两转动(1T2R)的并联机构。首先,根据方位特征(POC)方程对机构进行了拓扑结构分析,并计算了该机构的自由度;然后,对该并联机构进行了运动学建模,推导了其位置正反解的解析表达式,并基于雅可比矩阵分析了机构的奇异性,利用三维离散搜索法计算了机构的工作空间,给出了机构在工作空间中的灵巧度分布情况;最后,利用粒子群算法(PSO)对机构的工作空间和灵巧度进行了双重优化,同时探讨了无约束支链的布置角φ对机构工作空间和灵巧度的影响。研究结果表明:所设计的1T2R并联机构结构简单,具有位置解析解;优化后的机构的工作空间和灵巧度分别提升了93.47%,203.42%;当无约束支链的驱动方向与平面(2P-3R)机构垂直布置时,能够获得更好的运动性能。该结果为3-DOF 1T2R机构的实际应用奠定了理论基础。

Time-Domain Analysis of Body Freedom Flutter Based on 6DOF Equation

The reduced weight and improved efficiency of modern aeronautical structures result in a decreasing separation of frequency ranges of rigid and elastic modes.Particularly,a high-aspect-ratio flexible flying wing is prone to body freedomflutter(BFF),which is a result of coupling of the rigid body short-periodmodewith 1st wing bendingmode.Accurate prediction of the BFF characteristics is helpful to reflect the attitude changes of the vehicle intuitively and design the active flutter suppression control law.Instead of using the rigid body mode,this work simulates the rigid bodymotion of the model by using the six-degree-of-freedom(6DOF)equation.A dynamicmesh generation strategy particularly suitable for BFF simulation of free flying aircraft is developed.An accurate Computational Fluid Dynamics/Computational Structural Dynamics/six-degree-of-freedom equation(CFD/CSD/6DOF)-based BFF prediction method is proposed.Firstly,the time-domain CFD/CSD method is used to calculate the static equilibrium state of the model.Based on this state,the CFD/CSD/6DOF equation is solved in time domain to evaluate the structural response of themodel.Then combinedwith the variable stiffnessmethod,the critical flutter point of the model is obtained.This method is applied to the BFF calculation of a flyingwing model.The calculation results of the BFF characteristics of the model agree well with those fromthe modalmethod andNastran software.Finally,the method is used to analyze the influence factors of BFF.The analysis results show that the flutter speed can be improved by either releasing plunge constraint or moving the center ofmass forward or increasing the pitch inertia.

玉米Dof转录因子家族的全基因组鉴定与分析

【目的】全基因组水平鉴定并解析玉米Dof(DNA binding with one finger)基因家族。【方法】基于玉米V3基因组数据鉴定玉米Dof基因家族,并从基因的结构、系统发育关系、染色体的位置分布、玉米不同组织和不同生理发育阶段基因的表达谱以及在充足氮(sufficient nitrogen,SN)和低氮(limiting nitrogen,LN)条件下V3期叶组织基因的差异表达5个方面分析玉米Dof基因家族。【结果】玉米参考基因组中存在46个Dof结构域基因,命名为Zm V3Dof1—Zm V3Dof46。通过系统发育关系和序列相似性将该基因家族分为8个亚类(Subgroup)S1—S8,每个亚类有3—8个Dof基因。通过分析该家族染色体分布,发现玉米10条染色体,除Chr.9外,均有Dof基因的分布,其中,在Chr.1上分布最为密集,有12个Zm V3Dofs;在Chr.5和Chr.3上分布次之,分别为8和7个Zm V3Dofs;在其他染色体上则分布较少,此外,Dofs在Chr.1的底部、Chr.5的顶部和底部分布密度相对较高。表达谱分析结果表明,Dof基因家族成员在不同组织及不同发育阶段均有差异表达,预示不同Dof基因功能的多样性以及在植物发育过程中扮演着不同角色,且同一亚类Dof基因表达模式存在一定程度的相似性。此外,玉米Dof基因家族对氮响应较为敏感,充足氮(SN)和低氮(LN)条件下,V3期叶组织基因的RNAseq表达结果显示35个Dof基因在2种氮处理下表达量存在差异,其中13个基因表达量差异较大。值得注意的是21个Dof基因在低氮处理下表达量上调,其中8个基因只在低氮条件下表达。【结论】基于最新版基因组数据鉴定玉米在自交系B73基因组中存在46个Dof基因,Dof基因家族成员参与玉米不同生理发育过程中,部分基因可能在氮代谢调控中发挥积极作用。

茶树两个Dof转录因子的分离及其在温度胁迫中的响应分析

茶树是一种重要的经济作物,温度胁迫对茶叶生产影响较大.本研究以茶树品种迎霜为实验材料,克隆获得2个编码Dof转录因子的基因CsDof1和CsDof2.序列分析显示,CsDof1含有1 389 bp,编码463个氨基酸;CsDof2含有1 458 bp,编码486个氨基酸.CsDof1和CsDof2转录因子都具有典型的锌指结构域,分别位于第133-195和124-186个氨基酸位点之间.对CsDof1和CsDof2转录因子理化性质、亲/疏水性、二级和三级结构分析显示,两者都是亲水性蛋白且显偏碱性.空间结构分析显示,CsDof1和CsDof2均有1个α-螺旋,且Dof结构域的位点完全相同,均有4个半胱氨酸残基.实时定量PCR表明,CsDof1和CsDof2在不同茶树品种、不同温度胁迫下均能诱导表达,且表达呈现差异.

水稻Dof基因家族的组织表达谱及胁迫诱导表达特征分析

基因的表达与调控是一个复杂的分子网络,受许多转录因子的时空表达调节。Dof蛋白是一类植物特有的转录因子,在多种植物特有生物学过程中起着关键的调控作用。水稻全基因组中发现含30个Dof基因,但对其绝大部分基因的功能尚缺少了解。本研究对30个水稻Dof基因及启动子区进行生物信息学分析,发现OsDof基因上游1.5kb启动子区含有大量的光反应、组织器官表达、植物激素反应及逆境反应等重要的顺式作用元件。进一步通过荧光定量RT-PCR技术分析,结果表明了大部分OsDof基因呈多器官较低丰度表达,少部分为器官优势或高丰度表达。另外,与未胁迫处理的水稻幼苗相比较,28个OsDof基因的表达受光、ABA、NaCl或PEG等胁迫处理的调节,其中27个OsDof基因可以对2种或2种以上的胁迫条件产生响应,表明这些成员可能在生理水平上参与不同胁迫相关信号途径之间的交互作用。

大豆中3个Dof转录因子的生物信息学及表达分析

植物Dof转录因子在植物应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。为探明Dof转录因子参与大豆对非生物胁迫的响应,对大豆中3个Dof转录因子(GmDof2.1、GmDof3.1和GmDof4.6)的基因序列进行生物信息学分析。3个Dof基因分别位于不同染色体上,它们所编码的蛋白序列长度为212~305个氨基酸残基,均具有1个保守的Dof结构域。3个Dof蛋白主要定位于细胞核中且含有不同数量的磷酸化位点。启动子序列分析表明,GmDof2.1启动子序列中含有3种与逆境和激素响应相关的元件(ARE、DRE1和MBS),GmDof3.1启动子序列中含有6种与逆境和激素响应相关的元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、TGACG-motif、W-box和WUN-motif),GmDof4.6启动子序列中含有7种与逆境和激素响应相关的元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、GARE-motif、MBS、TGACG-motif和WUN-motif)。实时荧光定量PCR结果显示,3个Dof基因均可不同程度的响应高盐、干旱、低温和高温胁迫。GmDof2.1和GmDof3.1在大豆根中的表达量最高,GmDof4.6在大豆茎中的表达量最高。由此推测3个Dof转录因子可能在大豆应对非生物胁迫过程中发挥转录调控作用。

核桃转录因子JrDof3的克隆及渗透胁迫表达分析

【目的】Dof转录因子普遍存在于植物,含有特殊的C2-C2型单锌指结构(C2-C2-Dof domain),在调控植物生命过程中发挥着重要作用,参与激素应答、碳固定和氮同化与吸收、开花结实等过程。但目前有关Dof转录因子响应逆境胁迫的研究报道较少,旨在探讨核桃Dof转录因子响应逆境胁迫的表达情况,探讨其响应逆境的潜在能力,为核桃抗逆优良品种选育及产业科学管理筛选重要的候选基因,并提供理论基础。【方法】从‘香玲’核桃转录组中鉴定出1条Dof基因(命名:JrDof3),对JrDof3基因上游启动子包含的顺式作用元件进行分析,预测其潜在的逆境响应功能;对该基因进行BLASTP搜索获得同源蛋白,利用MEGA构建进化树;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对JrDof3基因在盐、干旱及ABA胁迫下的表达进行分析。【结果】JrDof3基因的完整开放读码框(ORF)长为873 bp,编码的多肽包含291个氨基酸,蛋白分子量为30.54 ku,理论等电点为9.36。系统发育分析发现JrDof3蛋白与来自壳斗科栎属的欧洲栓皮栎Quercus suber QsDof2.4蛋白具有较近的进化关系。其上游1 299 bp启动子包含逆境响应相关的DOF、MYB、MYC、WRKY等顺式作用元件和激素响应相关的ARFAT等元件。非生物胁迫下的表达分析发现JrDof3基因受NaCl、PEG6000及ABA诱导,且分别在处理24 h、3 d、48 h被诱导最为明显,分别为对照的6.56、7.82、6.08倍。【结论】JrDof3基因能积极响应渗透(盐和干旱)胁迫,并受上游启动子调控;且其逆境响应调控可能涉及ABA信号通路;JrDof3可作为核桃逆境响应调控的重要候选基因。

刚毛柽柳Dof基因的克隆及盐胁迫表达谱

Dof蛋白是植物所特有的一类DNA结合蛋白,参与多个生物学过程。通过对7个柽柳转录组分析,获得14个Dof全长基因序列,这些基因推导蛋白氨基酸残基数为263～507,编码蛋白的相对分子质量为27.52～55.24 kD,理论等电点为5.94～9.51。对7个柽柳转录组中Dof基因表达的分析表明,ThDof3、ThDof4、ThDof7和ThDof14基因的表达受盐胁迫调控,能对盐胁迫作出应答。而ThDof6基因特异的在根中表达。

DOF转录因子AtDof1．7RNA干扰载体的构建及拟南芥的遗传转化

DOF(DNA binding with one finger)转录因子是植物特有的转录因子家族,含有一个独特的富含Cys残基的单锌指DNA结合区域,在植物生长发育中参与多种生物学过程。本研究根据拟南芥AtDof1.7基因(GenBank登录号为AT1G51700)序列设计含有不同酶切位点的特异性扩增引物,以拟南芥总DNA为模板,扩增AtDof1.7基因片段,将AtDof1.7基因正向反向分别插入表达载体的相应位置,构建成AtDof1.7基因的RNA干扰载体pADOF1。利用改良的floral-dip方法将干扰载体pADOF1成功转入野生型拟南芥,经草甘膦抗性筛选和PCR检测获得5株阳性转基因植株。利用RT-PCR技术和气相色谱法分别分析了AtDof1.7基因的表达和种子脂肪酸组成,结果表明,5株转基因植株中AtDof1.7基因的表达量不同程度低于野生型植株,种子油酸含量明显上升,亚麻酸含量明显下降,说明AtDof1.7转录因子与拟南芥种子脂肪酸代谢途径有一定的关系,为进一步研究其在脂肪酸代谢过程中的调控作用以及在油菜中研究该类转录因子的功能奠定了基础。

大豆转化体系的优化和Dof 4基因转入大豆的研究

研究优化了包括种子消毒方法、生长调节剂用量和抗生素种类在内的影响农杆菌介导大豆子叶节遗传转化效率的多个因素,并将Dof4基因转入绥农14中。结果表明:氯气熏蒸消毒方法对大豆伤害小,子叶节丛生芽分化率高;菌液侵染时间和共培养时间控制直接影响长菌和丛生芽状态。芽诱导培养阶段,当6-BA浓度为1.6mg·L-1,IBA浓度为0.1mg·L-1,分化率较高,畸形率和愈伤状况都较轻。最优的抗生素组合为头孢噻肟钠(Cefo-taxime Sodium)200mg·mL-1加羧苄青霉素(Carbenicillin)250mg·mL-1。

毛竹PheDof4-1基因克隆及表达分析

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,由多基因共同编码,参与植物转录调控、生长发育及胁迫响应等生物学过程。以毛竹为研究对象,克隆了1个Dof基因,命名为Phe Dof4-1,基因长度为1 473 bp,推测其蛋白质产物的分子量是53.2 kDa,等电点为8.05。qRT–PCR结果显示,Phe Dof4-1在低温和250 mmol·L^(-1) Na Cl处理的幼茎中诱导表达,而在20%PEG8000处理的根中表达则受到强烈抑制,在叶片中不同处理条件下呈现不同的表达趋势。研究结果为Phe Dof4-1在非生物胁迫中的作用提供理论依据,为竹子分子育种提供参考。

马铃薯基因组中Dof转录因子家族的鉴定与表达特征分析

Dof（DNA-binding with one zinc finger）锌指蛋白是植物特有的一类转录因子,在多种代谢途径中发挥着重要作用。为全面了解Dof基因在马铃薯基因组中的特征,利用生物信息学方法鉴定出了马铃薯Dof基因家族成员,并对基因的结构、染色体定位、系统进化关系和保守结构域进行了预测,分析了Dof基因在不同组织和系列胁迫下的表达特征。结果表明,马铃薯Dof转录因子家族由35个基因编码43个蛋白质;基因分布于除7号和12号染色体外的其余10条染色体上;STDOF蛋白长度在165～503个氨基酸之间,等电点介于4.72～10.04;系统发生分析表明,STDOF蛋白分为4个亚族;转录组数据分析显示,St Dof基因的表达具有组织特异性,在不同胁迫条件下,多数St Dof基因的表达也呈现有不同程度的差异。本研究为深入探讨St Dof基因的功能及在马铃薯的遗传改良中的应用奠定了基础。

葡萄Dof转录因子家族全基因组分析

摘要：根据葡萄全基因组数据库中的信息，采用生物信息学方法，在全基因组水平上对葡萄Dof基因家族进行了系统进化关系、保守模体、共线性关系及表达模式等分析。结果表明：葡萄基因组中共存在25个Dof基因，命名为VvDof01-VvDof25。系统发生分析表明这些Dof基因归属于9个亚家族，命名为亚家族I～Ⅸ。同一亚家族中成员具有相似的模体组成。对亚家族I的共线性分析表明，该亚家族中的3个成员可能来源于形成葡萄物种的古代六倍体化事件。分析公共数据库中葡萄的RNA-Seq数据后表明，有11个Dof基因对生物和非生物胁迫有响应。本研究结果可为进一步开展葡萄DoI基因家族的功能鉴定和分子进化机制的研究提供基础。

植物Dof转录因子及其生物学功能

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,包含一个C2-C2锌指,其N-末端保守的Dof结构域是既与DNA又和蛋白相互作用的双重功能域。在过去10多年的研究中,Dof蛋白在多种单子叶和双子叶植物中被分离。Dof蛋白作为转录的激活子或抑制子在植物的生长和发育中发挥重要作用。就Dof转录因子及其生物学功能的进展进行了综述。

水稻Dof转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

为了在全基因组水平上鉴定水稻Dof转录因子家族基本生物学特征,本研究对30个水稻Dof转录因子进行了聚类及功能结构域的分析。结合蛋白质氨基酸序列比对结果,明确了该家族所有基因均具有高度保守的Dof结构域;此外,对水稻、拟南芥、二穗短柄草和高粱中Dof家族同源基因的聚类分析表明该家族基因在植物中具有高度同源性。利用Me Me程序进一步分析了水稻Dof转录因子家族的基序特征,结果与聚类分析具有一致性;通过对染色体复制情况的研究,明确了部分Dof基因在水稻本身以及水稻与其他物种之间存在种内和种间的局部染色体复制;结合生物芯片数据,进一步研究了水稻Dof基因在不同组织中的表达,结果显示部分Dof基因在叶片或根、茎部位呈现高表达,部分Dof基因在生殖器官呈现高表达,推测这些Dof基因可能参与这些特定组织的发育。