AUV终端对接的单目视觉导引方法研究

在水下复杂环境中高效回收自主潜水器(AUV)是一项重大的技术挑战。本文提出了一种利用单目视觉检测和跟踪对接站上光环标识进行终端对接的方法。为了提高光源特征识别,本文改进了Canny边缘检测算法,采用自适应阈值方法动态调整光源轮廓,并在阈值最优时采用最小外接圆方法确定光源中心。此外,利用几何位置和面积约束消除水面反射的干扰。在视觉定位和跟踪方面,采用张氏标定法获取相机的内部参数和畸变参数,通过比较光环中心和图像中心来估计AUV的航向和俯仰偏差,然后利用位置-姿态PID控制器进行快速跟踪。水池实验结果表明,该方法简单实用,鲁棒性强,能够为未来水下机器人的可靠回收提供一定技术参考。

基于视觉的AUV末端回收导引方法研究

水下自主无人潜航器(AUV,autonomous underwater vehicle)由于其独特的高速、低阻、低噪等优势,是如今探索海洋的有力依托;作为自主式机器人,AUV如何自行导航回收至对接站是研究中的重要环节;依托于实验室独创的四桨无舵矢量推进型AUV,通过改进Canny边缘检测,采用自适应阈值方法动态调整轮廓,在阈值最优时采用最小外接圆方法确定圆心;经Unity3D仿真和水池试验可知,该方法简单实用,鲁棒性强,且相比于传统的AUV形式以及传统的图像识别方法,该新型AUV在基于单目视觉的自适应阈值分割检测方法下,水下末端导引对接精度(优于20 cm)和对接成功率(大于80%)上均得到了大幅度的提高,在实际应用中对AUV能源补给、数据下载/上传、设备检修等具有重要的应用价值。

分子模拟技术在食品领域中的应用研究进展

从食品领域的上游实验室研发到下游工厂生产过程中,有许多问题无法用传统试验方法从宏观上得到解决。分子模拟技术不仅简洁高效、成本低廉,还可以通过对分子行为的分析快速预测或解释试验结果,是连接微观与宏观的重要工具。文章阐述了食品领域分子模拟技术的基本原理,梳理了食品领域分子模拟技术常用的数据库和软件及其特点,综述了近几年分子模拟技术在食品安全、食品加工和贮藏、食品功能因子筛选及其机制研究领域中的应用研究进展。

基于血清药物化学和网络药理学的知母-黄柏药对盐炙前后治疗2型糖尿病药效物质基础及作用机制分析

目的基于液质联用技术对生知母-生黄柏、盐知母-盐黄柏药对水提液灌胃给药后大鼠入血成分分析,结合网络药理学预测盐炙在知母-黄柏药对治疗2型糖尿病的影响,并通过体外实验进行初步验证。方法大鼠连续灌胃给药生知母-生黄柏药对、盐知母-盐黄柏药对水提液2次,中间间隔1 h,末次给药60 min后腹主动脉取血,用甲醇沉淀蛋白法处理后复溶,采用色谱柱Shim-pack GIST C 18(4.6 mm×150 mm,5μm);流动相A相为0.1%甲酸水,B相为0.1%甲酸-乙腈;梯度洗脱,正、负离子全扫描模式,质量扫描范围m/z 100~1500。结合数据库二级谱图及文献,分析鉴定生知母-生黄柏、盐知母-盐黄柏药对的入血成分。检索2型糖尿病疾病靶点,对入血成分和疾病的交集靶点进行蛋白质互作网络分析、GO、KEGG通路富集分析,构建“入血成分-靶点”网络图,运用AutoDock软件对筛选出的核心成分和核心靶点进行分子对接验证。验证实验以HepG2细胞为实验对象,胰岛素联合高糖诱导胰岛素抵抗模型,CCK8法检验盐炙前后知母-黄柏药对对细胞增殖影响,Western blot检测PI3K-AKT信号通路相关蛋白的表达情况。结果生知母-生黄柏药对水提液大鼠血清中鉴定出15种原型成分,1个芒果苷代谢成分。盐知母-盐黄柏药对水提液大鼠血清中鉴定出17个原型成分,1个芒果苷代谢成分。盐炙后入血成分中芒果苷、小檗碱、3-异丁基戊二酸等成分含量较生品高。KEGG和GO结果显示,知母-黄柏药对治疗2型糖尿病可能与RNA聚合酶的转录调控、炎症反应、AGE-RAGE、PI3K-AKT、胰岛素抵抗等通路有关。细胞实验表明盐炙前后知母-黄柏药对可以上调p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、GLUT4蛋白表达,且盐炙组效果优于生品组。结论初步阐释了知母-黄柏药对盐炙前后入血成分,阿魏酸、小檗碱、小檗红碱、芒果苷与mTOR、SIRT1、EGFR、PPARA等可能是知母-黄柏药对盐炙后增强2型糖尿病治疗效果的主要成分和靶点,其机制可能是增强了PI3K-AKT等相关通路的作用,为知母-黄柏药对盐炙前后药效物质基础研究及临床应用提供重要参考。

扶元和中膏单味药改善功能性消化不良的研究进展及网络药理学分析

【目的】联合网络药理学和分子对接技术,挖掘扶元和中膏君药党参、麸炒白术等各单味药物及复方改善功能性消化不良(Functionaldyspepsia,FD)的潜在靶点和分子机制。【方法】对扶元和中膏中各单味药物改善功能性消化不良的研究进展进行综述;构建“FD-靶点-有效成分-扶元和中膏”网络,筛选出的交集基因进行GO分析和KEGG相关通路富集,分子对接分析。【结果】扶元和中膏14味药中有10味药具有改善FD的作用,其机制是通过调节胃肠激素水平发挥作用;网络药理学共获得扶元和中膏有效成分149个,与FD相关靶点2641个,扶元和中膏与FD的交集靶点281个,PPI网络筛选获得前5个核心靶点,从构建的“FD-作用靶点-有效成分-扶元和中膏”网络筛选获得扶元和中膏前25个有效成分,对281个交集靶点的GO分析和KEGG分析表明,扶元和中膏可能通过癌症通路、PI3K-Akt、MAPK等途径发挥治疗作用;分子对接结果表明2个主要成分(槲皮素和山奈酚)和3个关键靶点(AKT1、TNF、IL-6)均具有较好的亲和力。【结论】扶元和中膏的主要活性成分槲皮素和山奈酚可能通过癌症通路、PI3K-Akt、MAPK等信号通路,作用于AKT1、TNF、IL-6等关键靶点改善功能性消化不良。

面向精度提升与工艺改进的容差分配多目标模型融合方法

在现代机械产品装配容差优化过程中,多以简单加权求和的方式构建多目标容差优化模型,求解效果较差且与装配现场的适用性不强。鉴于此,以装配精度提升与工艺改进为目标导向,首先,考虑配合误差引起的零件上不同关键特征间的位姿变动,构建装配误差传递累积模型与协调尺寸链,精准预测装配误差与多装配体间的协调误差;其次,结合各制造环节误差数据与装配精度累积数据,分别建立加工成本、质量损失、修配成本3个单目标优化模型,并以此提出可避免容差数据优化失衡与优化方向偏离的多目标模型权重参数分配方法,构建多目标容差优化分配模型;最后,采用加速粒子群算法求解得到面向工艺性能提升的各组成环误差数值。以某型航天器分段式机翼对接装配优化为例,在改进产品定位装夹方式之前,机翼对接外形阶差与修配成本分别降低94.68%与83.49%;在使用外形卡板定位后,通过优化使上述两项装配指标分别降低11.21%与8.50%,有效地保障了产品型面装配精度与对接协调质量。

食叶草蛋白提取工艺的优化及功能特性分析

为提高食叶草蛋白的综合利用率,以食叶草为原料,利用超声辅助碱溶酸沉法提取蛋白,在单因素试验的基础上,采用正交试验对蛋白质提取工艺进行优化,并研究NaCl浓度、pH和温度对其功能特性的影响。结果表明,食叶草蛋白含量的影响因素为提取时间>料液比>提取温度。在料液比为1∶80、提取温度为50℃、提取时间为0.5 h的最佳条件下,食叶草蛋白的含量为(59.23±0.64)%,提取率为(64.30±1.26)%。当NaCl浓度为0.1 mol/L时,食叶草蛋白的溶解性有最大值(24.90±1.70)%,而持水性有最小值(2.95±0.05)%,乳化性和乳化稳定性随NaCl浓度的增加无显著变化。当pH为1.0时,食叶草蛋白的持水性、起泡性和泡沫稳定性均有最大值,分别为5.05±0.40 g/g、(95.07±5.96)%和(48.89±3.07)%。在20~50℃,食叶草蛋白各项功能特性随温度升高而提高。与大豆分离蛋白相比,食叶草蛋白展现出良好的溶解性、持油性、起泡性及其起泡稳定性。实验为食叶草蛋白的开发和应用提供了理论支持,同时推动了食叶草产业的高质量发展。

运载火箭一级加泄连接器自动控制技术研究

运载火箭一级加泄连接器是实现一级贮箱推进剂加注与泄回的核心设备,针对当前国内一级连接器主要采用人工对接的情况,对气动驱动的加泄连接器的自动控制技术进行研究;分析了连接器机构的结构与对接脱落的主要步骤,设计采用PLC组合、直流电源、传感器供电组合等硬件系统对连接器配气台的传感器参数进行采集,对电磁阀进行控制以驱动机构运动;设计控制软件,对基础数据进行分类构建,并基于面向对象思想设计多粒度层次的流程步骤,通过嵌套组合不同粒度的步骤实现复杂的控制逻辑,采用xml文件描述流程步骤;介绍了自动对接、脱落控制流程的流程内容;经测试自动对接流程与自动脱落流程所用时间分别为133 s与97 s,满足使用要求,且已在某型号多次任务中进行了应用,有力地支撑了型号任务的发展。

一种业务系统低耦合接入审核流程框架设计方案

为了高效率地整合web系统的审核流程,提出了一种低耦合嵌入的通用审核流程代码模块设计和实现。采用spring boot框架中提供的AOP(Aspect Oriented Programming)面向切面编程模块作为审核方法的功能增强,使用mysql关系型数据库存储通用审核必要的数据,设计并提出一套规范的审核功能必要接口,提供了业务单据审核信息通用查询接口,并且对审核节点状态进行了统一的管理,使审核流程规范化,解决了业务系统审核流程对接复杂、可复用性差的问题。

飞机发动机数字化对接安装工艺研究

研究数字化对接安装工艺在飞机发动机制造中的应用。首先,描述了传统安装工艺,突出其繁琐和高人力成本。接着探讨数字化工艺的优势,包括提高效率、降低成本和提高精确度。详细介绍激光跟踪测量系统、脉动生产线集成管理系统和发动机数字化安装平台的作用。然后,讨论了数字化对接可能遇到的问题,以及规划设计的关键要点。总结了数字化对接的优势和应用,并展望了未来的发展方向,着重强调了技术创新和可持续性的推动作用。

漂浮式海上风电装备码头总装工艺技术

码头总装是漂浮式海上风电装备建造的关键技术之一,漂浮式海上风电装备体积大、重量重、构件多,总装难度大.为解决这一难题,以“扶摇号”漂浮式海上风电装备为研究对象,创新性地提出在码头完成平台风机总装、整体拖航至风场位置的方案,解决了漂浮式海上风电平台现场安装风机稳性较差的安全性问题.在建造过程中通过方案分析、工艺改进等系统性开展了基于漂浮式基础的塔筒安装定位技术、机舱吊装技术与叶片安装技术研究,最终形成了一套切实可行的总装技术方案,为漂浮式海上风电产业的发展提供助力.

复杂条件下的特殊船舶进出坞工艺

为保护“长江口二号”古船内有机质文物和脆弱文物,拟将古船遗址整体打捞后转运至干船坞内,进行长期的考古研究和展示.打捞出水的古船整体船况差,船内文物保护要求高,利用的干船坞为废置干坞,船坞条件也较差.通过对废置船坞现状、工程河段的水文资料、进出坞时机和古船搬运方案等方面的综合分析,总结出复杂工况下特殊船型进出老旧船坞的工艺流程,也为后续相似工程提供新的工艺思路.

基于药效团和分子对接探究诃子制草乌通过瞬时受体电位香草酸1介导的减毒机制

目的:本研究利用药效团、分子对接及实时反转录PCR(RT-PCR)方法探究诃子制草乌通过瞬时受体电位香草酸1(TRPV1)介导的减毒机制。方法:采用Discovery Studio 4.0软件构建基于TRPV1激动剂分子共同特征的TRPV1激活药效团,虚拟筛选出草乌中的潜在活性成分;对草乌成分及诃子制草乌中引入的诃子成分进行Autodock vina分子对接研究;根据结果选出代表性成分,采用实时反转录PCR验证是否可促进心肌细胞中TRPV1 mRNA表达。结果:药效团共筛选出草乌中包括毒性较大的双酯型生物碱乌头碱、新乌头碱及次乌头碱在内的13个成分,分子对接结果表明这13个成分及诃子制草乌引入的诃子成分均有潜力与TRPV1结合。RT-PCR实验中没食子酸和新乌头碱在浓度≥25μmol/L时,均可明显促进大鼠H9c2心肌细胞中TRPV1 mRNA表达的增加,随着给药浓度的增大表达量增加,新乌头碱促进TRPV1 mRNA表达的作用更强。药效团、分子对接结果表明诃子和草乌中均含有多种具备TRPV1激活潜力的成分。结论:实验证明新乌头碱、没食子酸均可在一定程度上激活TRPV1通道,可作为TRPV1的激动剂。根据结果推测,诃子可能会通过拮抗草乌中的活性成分与TRPV1的结合,从而降低草乌通过TRPV1介导的毒性;也可能是诃子制草乌在引入没食子酸等诃子成分后,可在安全剂量范围内使TRPV1通道快速脱敏从而实现减毒。

自主空中加油能力需求及关键评价指标分析

从飞行试验角度而言,如何评价自主空中加受油能力,以及采用哪些关键指标进行评价是自主空中加受油试飞亟待解决的关键问题。从国内外空中加油相关标准要求出发,同时借鉴有人机空中加油的成功经验,分析了自主空中加油总体能力需求,提出了会合、编队、对接、加油及脱离等全过程关键评价指标,在数值仿真和硬件在回路两种环境下对评估方法进行了试验验证,结合试验结果,对影响自主空中加油对接成功的关键因素进行了分析并提出了评价指标建议,试验结果可为自主空中加受油流程设计、试飞验证等方面提供参考和借鉴。

基于网络药理学结合正交设计优化复方降脂口服液的提取工艺

为了优选复方降脂口服液的提取工艺,通过网络药理学及分子对接技术分析复方降脂口服液中的功效成分,结合正交设计实验确定最佳提取工艺。结果表明,复方降脂口服液中的主要活性成分为异鼠李素、山柰酚、槲皮素等黄酮类化合物,作用于AKT1、IL6、PPARG等关键靶点,通过胰岛素抵抗、脂肪分解、AMPK等信号通路,发挥治疗单纯性肥胖的作用;以功效成分总黄酮含量及干膏得率为评价指标,正交设计试验得出最佳提取工艺条件为:焦山楂、赤小豆、决明子、茯苓、薏苡仁、枸杞子6味药加1 500 mL水浸泡60 min,煎煮45 min后下荷叶、陈皮、玫瑰花共煎25 min。可见复方降脂口服液以多成分-多靶点-多通路途径治疗单纯性肥胖,通过网络药理学及分子对接确定工艺评价指标,优选的工艺稳定,可为口服液产品开发奠定基础。

基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法

针对舱段对接装配需求,结合舱段对接工艺过程,提出一种基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法。首先将待对接舱段调整至相距基准舱段约50 mm待装位,采用2D激光位移传感器检测两舱段对接处三个点位的2D轮廓偏差,计算得到待对接舱段除自转角外的5个自由度位姿;然后根据两舱段法兰端面上的豁口特征,通过扫描两个舱段法兰豁口位置,计算得到待对接舱段自转角;最后将结果反馈至控制系统,驱动执行机构进行位姿的调整。通过引入误差的仿真并结合对接实验对所提方法进行了验证,结果表明,所提方法测量精度高,对接效果良好,能够满足舱段自动对接需求,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性。

指纹图谱结合网络药理学及分子对接的黑顺片质量标志物预测

目的:结合指纹图谱、网络药理学和分子对接技术,初步分析黑顺片中的潜在质量标志物(Q-Marker)。方法:运用高效液相色谱法(HPLC)建立黑顺片饮片指纹图谱,确认共有峰并进行指认,同时进行聚类分析及主成分分析,运用网络药理学方法构建“活性成分-靶点-通路”网络,预测Q-Marker,采用分子对接验证。结果:建立了25批黑顺片饮片指纹图谱,确认了8个共有峰,通过对照品指认6个色谱峰,分别为苯甲酰新乌头原碱、苯甲酰乌头原碱、苯甲酰次乌头原碱、新乌头碱、次乌头碱、乌头碱,指纹图谱相似度为0.922~0.999。聚类分析将25批样品大致聚为2类,主成分分析显示S4、S10、S11批次的样品质量显著区别于其他批次;网络药理学分析表明,次乌头碱等6种成分均是黑顺片发挥药效的主要活性成分,主要发挥抗肿瘤、抗炎、保护心血管等作用,分子对接表明以上成分与关键靶点均有较强的结合活性,可能是黑顺片潜在Q-Marker。结论:本实验从多层面综合获取黑顺片的质量信息,对其质量标志物进行初步预测及验证,为进一步研究黑顺片作用机制,全面控制饮片质量提供参考。

基于深度学习的AUV水下视觉导引检测方法

自主水下航行器(AUV)自主对接与回收技术主要通过导引定位的方式实现AUV与对接装置的自主归航、接近、对接及锁紧等动作。为满足AUV水下自主对接过程中实时性、高精确性和鲁棒性等要求,提出一种基于深度学习的水下视觉导引检测方法。针对复杂水下场景下传统图像处理方法检测效果不佳的问题,使用基于YOLOv5的深度学习视觉导引检测方法对导引光源以及对接装置进行检测。首先,将目标图像数据接入YOLOv5模型进行迭代训练,将训练得到的最优模型参数保存用于后续实时检测;然后,在水下自主对接过程中, AUV使用机器人操作系统平台实时读取水下数据并调用YOLO服务对水下图像进行检测,输出导引光源以及对接装置位置信息;同时通过位置解算,将检测得到的中心点坐标转化到AUV相机坐标系下;最后将解算得到的AUV与对接装置的相对位置与AUV的航行方向持续反馈给AUV,进行引导直至对接完成。在海试中对水下视觉导引的实际检测准确率为97.9%,检测单帧耗时为45 ms,试验结果表明该方法满足自主对接与回收技术中对水下对接精度及实时性要求,具有实际应用价值。

码头预制构件在预制及安装过程中的质量控制分析

该文基于某码头预制构件预制与安装工程,分析相应的构件预制工艺、涉及的质量控制要点,以及构件安装施工流程,并分析相应的质量控制措施。在码头预制构件的预制及安装过程中,需要工作人员针对不同构件的实际情况,做好相应的质量控制工作,合理控制预制流程,选用适宜的安装方法,严格控制预制质量和施工质量,以提升码头总体施工效果。

基于单双目切换的自主式水下机器人视觉定位方法

为了解决以双目视觉为主导的自主式水下机器人(AUV)对接回收过程中出现的单一摄像机遭受遮挡或因水下环境特殊而发生故障的问题,提出一种基于单双目切换的AUV视觉定位方法。该方法通过自适应阈值法区分图像中的光源与背景,通过中心加权质心检测法提取光源中心,并以光源中心点数量为判定条件选取单目或双目视觉定位,添加水体折射参数提高定位精度。试验结果显示,采用该方法的定位耗时相比以往减少约70%,定位结果输出稳定,对接精度在允许范围内。该方法在AUV回收对接过程中通过牺牲部分定位精度来提高对接的实时性和鲁棒性,保障AUV成功对接回收。