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关键词： 电梯导轨   安装质量   自动检测系统   设计  

摘要： 电梯导轨安装质量是确保电梯安全运行的关键因素之一。为了提高电梯导轨安装质量，本研究设计了电梯导轨安装质量自动检测系统。该系统利用计算机视觉和图像处理技术，对导轨的安装位置、垂直度、水平度和平整度等关键参数进行准确测量，从而实现对导轨安装质量的自动化检测。

关键词： 多移动机器人   深度强化学习   领航跟随   编队控制   多传感器信息融合  

摘要： 随着人工智能和机器人技术的长久发展,机器人具备更加快速的运算速率和多模态的信息感知能力,使得其能够完成更加复杂多样的自动化任务。为了进一步提高机器人系统的效率、稳定性和鲁棒性,多机器人编队成为一种备受关注的解决方案。在多样化的实际应用场景下,仅依赖全局坐标和地图信息来进行编队控制显得力不从心,特别是在面对未知环境时,这种方法难以有效扩展。因此,如何在复杂的未知环境中确保机器人能够安全地形成稳定的编队队形,并且在应对环境中动态障碍物时表现出强大的鲁棒性,以顺利完成编队任务,已然成为移动机器人广泛应用的核心挑战和亟待解决的问题。故本文依托移动机器人,提出一种领航跟随策略下基于多传感器融合的编队及避障控制算法,实现了动态障碍物场景下的移动机器人自适应编队,提高了移动机器人在复杂未知的动态环境下进行编队任务的稳定性和鲁棒性。 主要研究工作及成果总结如下: (1)针对无全局地图信息的复杂动态环境下多移动机器人编队难以维持稳定队形的问题,提出一种基于领航跟随的分布式多传感器融合编队控制方法。首先,以相机、激光雷达和超宽带传感器的融合信息为输入,并利用深度强化学习网络为主框架构建网络模型,形成一种端到端的编队控制框架。不同于传统的多传感器融合,本文采用无需标定和校准的深度学习的方法,将多模态的数据编码到统一空间输入至深度网络中进行特征提取。同时为了能够准确判别动态障碍物,引入长短期记忆网络和时间注意力机制增强编队控制网络对动态障碍物的时序特征感知能力。并采用多阶段训练方法,以各个训练阶段的任务为导向,逐步使智能体能够在动态障碍物下能够进行安全可靠的自适应编队队形管理。最后构建基于多传感器融合的编队及避障系统,并进行仿真和实物下的编队生成、维持和恢复实验,实验验证编队系统能够有效削弱环境中动态障碍物对系统作业的影响,提高编队的灵活性、适应性和抗干扰能力。 (2)搭建仿真和实物实验平台,验证算法在多种编队任务场景的性能。首先,基于机器人操作系统(ROS)下的Gazebo平台搭建模拟实验环境,然后分别进行编队生成、编队维持和编队恢复实验,以测试所训练的智能体维持编队成员间距恒定的稳定性和面对动态障碍物的队形形成以及打乱队形后重新恢复的鲁棒性。同时进行动态场景下的编队扩展实验验证所提算法的可拓展性。仿真实验结果表明所提算法能够在动态障碍物环境下自适应地生成并维持稳定的编队队形。为了进一步验证所提算法在现实环境中的泛化性能,本文基于TurtleBot4移动机器人搭建实物实验平台,实物实验结果表明所提编队控制算法能够有效规避动态障碍物,实现稳定的编队队形控制。

关键词： 化学发光   智能手机   多粘菌素B   抗菌肽   细菌检测  

摘要： 食源性疾病是全球公共卫生安全的重要威胁,不仅严重危害人类身体健康并会造成巨大的社会经济负担,快速、便携的食源性致病菌检测方法对食源性疾病和环境污染的预警和防控具有重要意义。目前,常用的致病性细菌检测方法有平板菌落计数法、聚合酶链式反应(PCR)、免疫学检测以及生物传感器等。虽然这些方法有着较高的准确度和灵敏度,但其需要大型精密仪器、专业的技术人员以及复杂的样品处理过程难以实现致病性细菌的快速现场检测。而智能手机作为高普及率的移动设备,将其与可视化传感器进行结合,所形成的基于智能手机的可视化传感检测技术具有低成本、经济高效、无需大型仪器以及快速分析检测等优势,足以实现现场即时检测的目标。基于此,本论文设计开发了一种基于Android智能手机的可视化分析检测软件,构建了一种基于H2O2刺激响应型化学发光传感检测系统,应用所设计的分析软件和化学发光传感检测体系构建了一种基于可视化分析软件的智能手机细菌化学发光传感检测系统,成功实现对革兰氏阴性菌的快速、灵敏的检测分析。具体的研究结果如下: 1.基于智能手机可视化分析软件的设计与开发。本工作鉴于细菌浓度与灰度值存在良好的线性关系,该软件基于Android Studio开发平台,结合OpenCV(开源计算机视觉与机器学习软件库)、commons-math3(科学计算类库)、SQLite(数据库)等,采用模块化设计的思想,成功实现了细菌浓度与灰度关系的线性拟合以及对线性曲线的添加、删除、修改和查询功能,并应用该线性曲线对实际样本革兰氏阴性大肠杆菌进行识别与定量检测。 2.H2O2刺激响应型化学发光纳米探针的合成、表征及检测。本工作中我们合成了两种靶向性探针:一是合成了由多粘菌素B(PMB)修饰的化学发光纳米微球探针(CL@PS@PMB),使得化学发光纳米微球探针能够选择性捕获革兰氏阴性菌并产生化学发光信号,作为发光元件;二是合成了由抗菌肽(AMP)修饰的纳米微球探针(PCN-224@AMP),使得该纳米微球探针能被修饰到细菌表面,光照之后,可以产生大量的单线态氧(1O2),作为单线态氧(1O2)生成元件。当革兰氏阴性菌例如大肠杆菌存在时,两种探针都结合到大肠杆菌的表面,原本两种游离间隔较远的探针被拉近,从而经光照之后PCN-224型MOF颗粒产生的单线态氧(1O2)可以快速扩散到化学发光纳米探针使其活化,然后加入触发剂例如过氧化氢,可以产生较强的化学发光信号,从而实现对革兰氏阴性菌的检测。 3.基于可视化分析软件的智能手机细菌化学发光传感检测系统的建立与应用。通过对智能手机可视化分析软件的设计以及化学发光传感检测体系的构建,将二者进行集成,便形成了基于可视化分析软件的智能手机化学发光传感检测系统,智能手机通过对化学发光检测系统产生的发光信号进行检测、转换与量化,从而实现对革兰氏阴性菌的浓度的估计。以检测大肠杆菌为例,当大肠杆菌的浓度在10-105 CFU/mL范围内时,经转换后的化学发光灰度值和大肠杆菌的浓度之间存在较好的线性关系,其线性方程为y=22.4x+145.4,线性相关系数为0.9746,检出限为2 CFU/mL。因此,该系统的实现有望为细菌检测提供一种简单、快速、低成本的现场检测方法。

关键词： 分布式光纤   煤层气   产出剖面   长期监测  

摘要： 煤层气储层动态监测受井筒条件限制，煤层动态监测效率低，监测资料少，无法准确分析各层段的开发情况，制约了煤层气开发动态矛盾分析和调整方案的制定。分布式光纤测井在华北某煤层气田开展了实际应用，在正常生产条件下实时反映了各层段的产气动态、环空液面变化，并反映了管柱在生产中发生的异常，起到了异常预警作用。本文从煤层气开发特点角度分析了煤层气开发监测需求和光纤监测的适用性，并通过实际案例展示了分布式光纤在煤层气井动态监测中能发挥的作用和效果，在一定程度上解决了煤层气多层开采监测难题。