An object oriented multi-robotic graphic simulation environment for programming the welding tasks

An object oriented multi robotic graphic simulation environment is described in this paper. Object oriented programming is used to model the physical objects of the robotic workcell in the form of software objects or classes. The virtual objects are defined to provide the user with a user friendly interface including realistic graphic simulation and clarify the software architecture. The programming method of associating the task object with active object effectively increases the software reusability, maintainability and modifiability. Task level programming is also demonstrated through a multi robot welding task that allows the user to concentrate on the most important aspects of the tasks. The multi thread programming technique is used to simulate the interaction of multiple tasks. Finally, a virtual test is carried out in the graphic simulation environment to observe design and program errors and fix them before downloading the software to the real workcell.

基于改进拍卖算法灾后救援多无人机任务分配

为提高灾后无人机(UAV)救援的效率,本文研究多无人机灾后侦察任务分配问题。考虑无人机续航时间、灾区地形以及是否遇到飞行障碍等因素,以无人机执行任务总时间最小为优化目标建立多无人机侦察任务分配模型,设计了混合动态规划的改进拍卖算法(hybrid dynamic programming auction, HDPA)求解模型。首先将无人机执行任务所需时间价值化,以单无人机执行任务所获收益最大为优化目标,设计动态规划算法获得单无人机执行任务最优序列作为初始投标方案,以防止拍卖算法陷入局部最优、提高算法的收敛速度;其次设计价格更新机制,解决投标任务之间的冲突,最终获得多无人机侦察任务分配最佳方案。实验结果表明,各无人机执行任务较为均衡,完成任务的总时间与传统的拍卖算法、遗传算法、海洋捕食者算法(marine predators algorithm, MPA)相比平均缩短了3.5%、5.6%、4.75%。

多源遥感卫星地面调度系统设计与实现

针对卫星地面调度处理系统进行研究与设计,着重关注工作流、线程池和Redis缓存等关键技术。首先,对工作流的分析和建模以提高系统任务的执行效率和资源利用率。其次,引入线程池技术来管理和调度系统中的线程资源,实现任务的并发执行和负载均衡,提高系统的吞吐量和响应速度。最后,利用Redis缓存作为系统的缓存和Kafka消息队列,优化数据存取和通信效率,提供更高的性能和可靠性。整体通过SpringBoot框架进行实验和性能评估,验证了该系统在任务处理能力、资源利用率和数据访问效率等方面的优势。本研究对于提高卫星地面调度处理系统的效率和性能具有一定的实践意义和推广价值。

基于单片机任务导向的C语言课程强化教学改革与实践

C语言和单片机是高等院校电子类专业本科阶段开设的两门非常重要的专业基础课和专业课,两者应是前后承接,是基础与应用的课程接续关系。但是,在传统教学过程中,由于两门课程衔接的不连贯,使得学生对于C语言的编程应用,特别是单片机方向的C51编程存在很大问题。该文针对这两门课程开展研究,重点在于“架起一座桥”,使得C语言与单片机课程的衔接更加连贯,学习效果更加完整。通过分析C语言课程教学现状,设计并实施基于单片机任务导向的C语言课程强化教学改革,改革课程评价指标,实施并总结教学经验,持续推进后续改革计划。该文所研究内容,无论是对于学生在校阶段的课程学习、毕业设计,还是对于其毕业后从事研究工作或者学业深造,都有极其重要的意义。

基于HTN的巡视器动态规划方法

为提升深空探测任务中巡视器动态规划处理效率,从航天工程实践经验出发,结合分层任务网络(hierarchical task network,HTN)理论研究成果,提出巡视器领域知识建模方法以及动态规划流程。针对经典动作规划系统不能处理时态约束关系的问题,在建模中引入受限状态事件的表示方法。针对动态规划中的时态约束关系,拓展Allen区间代数的定义,提出事件、全局时间点和虚拟事件的时序逻辑判断方法。针对动态规划中存在的状态空间一致性问题,提出虚拟指令继承原有状态空间的方法。研究结果完善了HTN在航天领域的知识建模方法,解决了经典动作规划缺少时间信息约束的缺陷。所提出的虚拟事件、虚拟指令解决动态规划状态判定方法,可有效提高深空探测任务中巡视器遥操作的工作效能和地面中心进行事件处理的灵活性。

任务并行编程模型下排列熵算法的并行实现

排列熵算法随着嵌入维数的增大,运算规模将会呈平方级数增大,计算时效性问题突出,亟待解决。为此,提出一种基于任务并行编程模型的线程级并行方法,通过任务并行运行系统(StarPU)将密集型计算划分为多个独立的任务,再由调度器将任务调度到不同的CPU上执行,实现排列熵算法的并行化。基于StarPU的排列熵并行算法与串行程序相比较,加速比为23.79倍,相较于OpenMP(一种用于共享内存并行系统的并行计算方案),在分配28个线程时,加速比为1.17倍,结果表明该方法能够有效实现排列熵算法的加速执行。

交叉融合的新工科机器人焊接实训课程体系规划与实践研究

针对新工科建设培养交叉融合人才的目标,提出了机器人焊接实训课程的设计与规划。合理规划设计教学流程,将机器人焊接工作站操作与虚拟仿真编程实训相结合,充分利用虚拟仿真软件提高实训教学效率。分析机器人焊接实训设备适配的实训交叉学科知识内容,将焊枪动作轨迹编程与机器人运动学、夹具动作与自动控制、金属材料弧焊与焊机控制等交叉技术之间相互链接,建设新工科交叉融合的机器人焊接实训课程体系。对接企业技术岗位需求,规划能力提升典型训练任务,提高学生应用交叉技术解决实际问题的应用能力,培养满足产业需求的新工科应用型人才。

基于资源约束的地铁运营施工任务调度研究

针对地铁运营施工资源有限、时间严格、任务繁重等特点,本文以地铁运营施工任务调度为研究对象,建立运营施工调度优化模型与算法。模型以任务优先级、施工人员和施工工区限制等为约束条件,以完工时间最小化、施工人员工作负荷均衡化为目标;设计一种联合线性规划与资源交叉(CPLEX-ROC)的混合求解算法;通过对某实际地铁运营线路展开案例研究,验证模型和算法的可行性与先进性。案例研究结果表明:相较于人工调度、遗传算法(GA)、教学优化算法(TLBO)方法,最大完工时间分别降低32.90%、15.11%和10.75%;施工人员工作负荷均衡指标相较GA、TLBO分别优化了15.44%和10.62%。计算结果验证了本模型能够提升地铁运营施工任务整体作业效率,同时实现施工人员工作负荷均衡。

基于多因素分析的机场任务指派建模与仿真

机场任务指派问题是一个复杂的组合优化问题,属于NP-hard问题。本文研究了考虑任务部分覆盖率、资格匹配度等多因素的指派问题,通过分析研究问题,建立整数规划模型,对模型进行分析并提出有效不等式,应用CPLEX优化软件对不同因素的实际数据进行仿真测试,数值实验结果表明:1)该模型的可行性与有效性;2)对不同规模的实际数据求解发现,即使覆盖率设置高达80%,目标函数的均值依然提高9.6%;当同时考虑资格匹配度时,目标函数均值也能提高6.98%;3)对考虑不同属性因素数据的测试结果对比发现,降低任务对资格的要求对目标函数产生的影响最大,目标函数均值增加量高达27.96%,从而对任务完成率影响更直观。研究可以有效提高机场的运行效率和任务完成率,为企业实际运营决策提供科学依据。

体验式编程教学的应用研究--以“数据库开发技术”课程为例

针对编程类课程教学存在的学生入门难、学习积极性不高等问题,文章利用体验式编程教学方法对“数据库开发技术”课程展开了实践研究,通过实验教学和任务驱动等方法培养了学生的实践能力和协作能力,并在完成教学任务同时提高了学生的学习兴趣和团队合作能力。

考虑司机偏好的城市轨道交通乘务轮班模型

随着中国城市轨道交通的不断发展,线路运营里程逐渐增加,线路条件由单点出退勤变为多点出退勤.当城市轨道交通线路存在多出勤点多车场时,司机会产生某些偏好,如偏好在某个出勤点进行出退勤或不希望进行夜间转场等.针对这些问题,提出多出勤点多车场条件下影响司机工作效率和幸福度的3个偏好,分别为轮休偏好、夜早连乘偏好及出勤点偏好.构建考虑司机偏好的城市轨道交通轮班计划优化模型.以中国上海地铁某线路为例,进行乘务轮班数值实验与分析,证实模型有效.与传统人工编制方法相比,本模型在司机轮休需求、夜早连乘休息时间分配及出勤点偏好分配方面具有一定优势,可为城市轨道交通乘务轮班计划编制研究提供依据.

程序设计类课程“个性协同化”智慧实验教学改革的探索

提出程序设计类课程“个性协同化”智慧实验教学模式,有效发挥各类平台协同作用。通过“任务驱动、协同合作、个性诊断、巩固提升”四位一体的实验教学过程,借助各类平台的大数据诊断分析,有针对性地对学生进行个性化指导,强化了学生程序设计的基本功训练,提升了学生程序设计的综合能力和逻辑思维能力,为程序设计类实验教学改革提供可借鉴的参考路径。

基于DBSCAN聚类的异构多智能体分层任务分配方法

针对多约束条件下大规模探测/通信智能体集群协同探测任务分配问题,从全局与局部相结合的角度,提出了一种分层任务分配求解方法。首先,根据通信距离约束对所有任务节点进行聚类预分组,将集群任务分配问题划分为上层全局任务分配和底层局部任务分配。然后,根据聚类结果采用启发式算法求解探测/通信智能体组间全局任务分配结果。随后,根据探测智能体的全局任务分配结果,采用遗传算法对探测智能体组内任务进行分配。最后,通信智能体根据探测智能体的组内任务分配结果,采用基于虚拟节点的方法进行组内任务分配。实验结果表明,相较于直接求解方法,分层任务分配方法不仅解决了大规模集群协同任务分配问题,还可以在保证优化目标值相近的情况下,缩短70%以上的求解时间,较快得到相对最优的任务分配结果。

中国“失智症防治行动”任务清单的建议:基于WHO全球行动视角

失智症作为重大公共卫生问题引起了全球的广泛关注,早期识别认知功能障碍的高危人群和针对风险因素进行干预,有助于预防失智症和延缓疾病进展。中国老年失智症患者数量的快速增长给防治体系、健康促进、社会支持及研究创新等工作带来挑战,制定“失智症防治行动”任务清单具有必要性,但目前仍处于探索阶段。本文结合WHO发起的“2017—2025年失智症公共卫生应对全球行动计划”,从WHO全球行动视角,结合中国政策及实践现状,从失智症防治风险因素干预、“以人为本”的照护、社会支持、信息系统建设、创新研究与科技转化等方面提出中国“失智症防治行动”任务清单,将中国当前的失智症防治重点及现实资源结合起来,以供相关失智症防治决策及实践参考。

不同经颅脉冲电刺激方案对体力-认知混合任务疲劳消除的效果

目的:探讨不同经颅脉冲电刺激(tPCS)方案对体力-认知混合任务疲劳的消除效果。方法:选取30名健康大学生运动员,将其随机均分为Ⅰ’组和Ⅱ’组,每组各15人。随后两组被试均在功率自行车上运动,Ⅰ’组用主观疲劳量表(RPE)筛选出符合中度体力-认知混合任务疲劳标准的被试10人,Ⅱ’组用RPE筛选出符合重度体力-认知混合任务疲劳标准的被试10人。每组被试均接受5次tPCS干预(刺激方案A、B、C、D、E),每次干预前后均对被试进行心率变异性(HRV)与氧合血红蛋白(HbO2)浓度的测试,并判断不同刺激方案对不同程度体力-认知混合任务疲劳消除的效果,其中HRV的测量指标包括:相邻RR间期差值的均方根(RMSSD)、正常窦性R-R间期均值标准差(SDNN)、高频(HF)和低频(LF)。结果:(1)经过tPCS干预后,SDNN、HF和HbO2的值显著上升(P<0.05),LF值显著下降(P<0.05)。(2)在中度体力-认知混合任务疲劳中,tPCS方案D(20 min,感觉强度)干预后各指标变化幅度最大。(3)在重度体力-认知混合任务疲劳中,tPCS方案C(20 min,感觉强度+0.2 mA)干预后各指标变化幅度最大。结论:(1)运动员在产生体力-认知混合任务疲劳后,不同的tPCS刺激方案对体力-认知混合任务疲劳消除效果的强弱存在差异,且对于不同程度的体力-认知混合任务疲劳可能存在一个最适“刺激剂量”;(2)5种干预方案对运动员体力疲劳消除的效果表现为:对运动员中度体力-认知混合任务疲劳的消除,tPCS方案D(20 min,感觉强度)效果最好;对运动员重度体力-认知混合任务疲劳的消除,tPCS方案C(20 min,感觉强度+0.2 m A)效果最好。

基于混合整数规划的航班保障资源调度研究

由于航班起降的实时变化,如何合理调配航班保障设备和人员一直是机场亟待解决的问题。通过分析机场传统调度模式面临的问题和挑战,提出基于混合整数规划的航班保障任务分配模型,模型一按照任务类型和资源工作时间范围计算出航班保障所需最小资源数量,模型二能够根据不断变化的航班执行情况实时推导出所有保障任务清单,结合可用资源清单快速计算出资源分配方式,即获取最优化匹配结果。通过分析算法的实际应用效果,所提出的资源分配方式实现了最优化的调度,提升了航班保障资源利用效率。

基于可满足性模理论的多处理机通信延迟优化任务调度方法

在一组相同处理器上调度带有通信延迟的任务图以实现其最短的执行时间,这在并行计算的调度理论和实践中具有重要的意义。针对具有通信延迟的任务图调度问题,提出一种基于可满足性模理论(SMT)的改进SMT方法。首先,将处理器映射约束和任务执行顺序等约束条件进行编码,将任务图调度问题转化为SMT问题;然后,调用SMT求解器对可行解空间进行搜索,以确定问题最优解。在约束编码阶段,使用整型变量表示任务和处理器的映射关系,从而降低处理器约束编码的复杂程度;在求解器调用阶段,通过添加独立任务的约束条件减小求解器的搜索空间,进一步提升最优解的查找效率。实验结果表明,与原始SMT方法相比,改进SMT方法在20 s和1 min超时实验中的平均求解时间分别减少了65.9%与53.8%,并且在处理器数量较多时取得了更大的效率优势。改进的SMT方法可以有效求解带通信延迟的任务图调度问题,尤其适用于处理器数量较多的调度场景。

Python语言课程的项目式教学模式分析

阐述Python编程语言教学的实际状况,项目化学习模式在Python编程语言教学中的运用,结合实际情况设计教学目标、创建共同学习环境、注重项目成果评价、案例项目的实践和任务驱动的教学。

数控编程与加工实训课程教学设计--以KN95口罩辊轴组件数控编程与加工为例

针对高职院校数控技术专业核心课程数控编程与加工,基于KN95口罩辊轴组件数控编程与加工案例设计教学载体,结合产教融合、多维课堂教学、课程思政等教学策略,通过项目任务驱动方法进行教学实施,充分发挥以学生为主的人性化教学思路,强化学生的自主学习、协作学习和解决实际问题的能力。

基于任务驱动法的“Java程序设计”有效课堂教学

高职院校计算机类专业普遍开设了“Java程序设计”课程,如何让学生能够更好地,有效地学习并掌握这门课程的知识点和技能点,课程的整体设计是关键。本文主要对高职“Java程序设计”课程进行了整体设计,以应用为主线,以任务为驱动,将课程章节内容进行重构。课程依托一个完整的实训任务“坦克大战”进行教学,将知识点和技能点充分融入实训任务中,以此激发学生的学习兴趣,积极打造“金课”,从而达到有效课堂的教学效果。