摘要:

摘要:机器人是现代化工业制造与生产的重要装备之一。随着市场需求向小批量、多品种和柔性化方向快速发展，基于多信息融合的机器人协作系统将为高端精密制造产业赋能。该研究着眼于精密电子元件装配领域，聚焦手眼系统的精准对位和精密插装技术，通过建立待插元件与非均质薄板的接触状态模型，分析其双重位移融合的力位运动特性，并结合视觉检测与跟踪技术，提出一种融合视觉、力觉和编码器信息的复合型控制算法。基于电子元件装配平台，该研究进行了元件插装对比实验和信息融合算法的装配实验，结果表明，对齐阶段的定位精度在 0.185 pixels 以内，装配阶段的接触状态判定和调节算法保障了元件与插槽的安全有效装配。

摘要:目前，安全帽检测系统主要使用固定摄像头，无法实现全区域检测，而基于深度学习的检测算法结构复杂、计算成本高，无法满足移动端和嵌入式设备的部署要求。针对上述问题，该文提出一种基于无人机的安全帽轻量型视觉检测算法。系统通过无人机平台搭载的相机对施工现场进行图像采集，并无线传输至后台计算机进行处理，检测算法基于 YOLOv5s 框架进行了轻量化改进。针对无人机采集影像中目标占比较小的问题，该文采用了多尺度检测、图像预处理、正负样本不均衡等方法，对 YOLOv5s 目标检测算法进行针对性改进。测试结果表明，与原模型相比，轻量型目标检测模型的平均精度均值仅下降了 1.72%，但在同一 CPU 上的推理速度提升了 1 倍，浮点计算量由原来的每秒 165 亿次压缩至每秒 34 亿次，模型大小约为原模型的 1/10。

摘要:针对移动机器人需要访问多目标的巡检路径规划问题，该文提出一种多目标快速探索随机树路径优化方法。首先，根据提供的环境地图与巡检目标点，该文采用一种 RRT-Connect-ACO 算法得到目标点的巡检顺序和可行路径；然后，通过引入信息子集，对路径进行优化，得到最终的最优路径。实验结果表明，与现有的多目标路径规划算法相比，该方法考虑了地形的影响，得到的最优路径更符合实际情况。

摘要:随着相关技术的发展，基于虚拟现实的人机交互技术越来越受到人们的关注。虚拟人作为一种直观的交互对象，在虚拟现实环境中扮演着十分重要的角色。在构建富有亲和力的虚拟人的过程中，制作虚拟人情感表达不可或缺。目前，主流的三维虚拟人情感表达主要依赖设计师手动制作面部表情动画，过程冗长，耗时费力。针对上述问题，该研究提出一种基于加权混合融合变形的虚拟人情感表达生成方法。该方法可以基于任意给定人脸表情图像，估计出三维虚拟人的目标混合形状(blendshape)的系数，进而自动化生成三维人类表情动画。实验结果表明，该方法具有较强的通用性和可迁移性，可有效减轻设计师制作情感表达面部动画时的工作量。

摘要:受侧风影响，高速行驶的车辆易偏离预定行驶轨迹，增加驾驶员“误操作”的风险，存在较大安全隐患，为此，该文开展了车辆侧风稳定性主动控制研究。该研究通过建立附加气动力作用的三自由度整车动力学模型，设计主动前轮转向的车辆侧风稳定性模型预测控制器，并搭建 Simulink-CarSim 联合仿真平台进行验证分析。结果表明，在单向侧风工况和交变侧风工况下，带侧风稳定控制的车辆最大侧向偏移量为 0.01 m，远低于无控制时的偏移量；横摆角速度平台值保持在“0”左右，横摆角速度峰值最高降低了 80%，极大地提高了车辆的侧风稳定性。

摘要:孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder，ASD)是一类以社会交流、刻板行为和狭隘兴趣为主要特征的神经发育障碍性疾病，致残率较高，严重影响着儿童的健康成长。ASD 主观临床诊断存在耗时长、主观性强等问题。因此，迫切需要一种快速、经济、有效的客观筛查方法。研究发现，ASD 儿童具有非典型的情绪视觉感知模式，有望将眼动追踪技术用于 ASD 的辅助诊断。该文提出一个在自然场景下，ASD 非典型情绪视觉感知模式结合机器学习的自动筛查 ASD 患者的模型。该模型可提取自然场景下感知情绪的眼动轨迹特征，通过机器学习模型进行建模，以实现根据眼动轨迹自动识别 ASD 患儿。实验结果表明，该方法的准确率为 79.71%，有望成为一种 ASD 儿童早期筛查的辅助工具。

摘要:太赫兹波频段介于毫米波和红外光之间，具有诸多优异特性，太赫兹天线更是太赫兹通信、雷达和成像等应用系统中的核心元器件。然而，目前报道的太赫兹天线均无法满足较大动态范围的相位扫描、高效率辐射和大偏转角度的需求。该文设计了 3 种石墨烯太赫兹天线，最小尺寸为 5 μm，并对其辐射效率和相位调控特性进行研究，进而提出具有双共振模式的石墨烯-金属太赫兹超表面天线，缓解了传统的基于单共振模式的相位动态调控范围和辐射效率之间的矛盾，实现了 0～360°的动态相位调控，且辐射效率高于 20%。该研究采用微加工工艺进行样品加工，通过改变栅极电压，在实验上获得了 1.03 THz 的太赫兹动态相位调控，反射率高于 23%，与仿真结果基本吻合。在此基础上，该文基于连续相位编码设计了石墨烯超表面相控阵天线，理论上实现了太赫兹波束在－25°～25°范围内的实时波束偏转。该文为解决超表面相控阵天线的相位动态调控范围小、辐射效率低等难题提供了新的研究思路。

摘要:随着增强现实和虚拟现实技术的发展，以及元宇宙概念的兴起，三维重建技术作为重要的内容获取手段得到了广泛的应用。其中，结构光重建技术以其高精度且不受物体表面材质纹理影响的特点，得到了研究者的重点关注。传统的结构光三维重建主要使用基于数字光处理的投影仪来投影编码图案，然而，数字光处理投影仪存在尺寸大、功率高、价格昂贵等缺点，限制了其在众多应用中的便利性。因此，微机电系统振镜因其体积小、成本低、帧率高等特点，在越来越多的三维扫描系统中，被考虑作为投影仪投影编码结构光。但限于只能投影单向条纹图案和存在红外激光器散斑效应带来的噪声的缺点，传统的基于三角测量方法并不适用。因此，该文采用相位-高度模型，搭建了基于微机电系统振镜的三维扫描系统。针对散斑效应引起的噪声，本文通过实验对比了基于微机电系统振镜常用的 3 种时间相位解包裹算法的抗噪性能。结果表明，多频层级法和负指数拟合法的抗噪性能较好，精度较高，而多频外差法的抗噪性能较差。该研究结果可为研究人员选择解相方法提供参考。