软机器人的运动行为研究进展

软机器人的出现不仅弥补了传统机器人的缺点,并逐渐成为机器人领域的热点和前沿之一,近年来该领域研究进展十分迅速。本文总结了典型软机器人的运动行为的研究进展,介绍了软机器人按材质类型的分类(包括液晶软机器人、生物分子软机器人、PDMS软机器人、液体软机器人和自振荡凝胶软机器人)及其功能和潜在应用,讨论了当前不同类别软机器人运动的特点和存在的问题,在此基础上展望了软机器人领域面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

自振荡凝胶的仿生运动

定向运动是生命体最基本的功能,是其进化、生存和繁衍的前提。近年来为了研究生命体的运动机制,许多人工系统被相继开发并用于模拟部分生命体的运动行为。在诸多人工仿生系统里,自振荡凝胶由于同时具有内部驱动产生动能、运动定向性、无缆化和环境自适应等性能而备受瞩目。本文介绍了自振荡凝胶仿生运动的化学-机械能转换的理论根源并综述了仿生运动模式研究近期的进展,在此基础上展望了自振荡凝胶运动研究面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

物理有戏 游戏物理

回想走过的岁月,我和物理有缘。物理的奇、趣、神让我(自称为"吴姥姥"的小老太)至今仍陶醉不已。我常常对孩子们说,物理有戏呢,让我们尽情地游戏物理吧。小时候,和父亲一起做趣味题和趣味实验觉得无比开心。记得一次燃烧镁条,让我极为诧异,居然金属那么容易点燃,而且放出如此耀眼的光芒,我既奇怪又兴奋,到学校后,立刻绘声绘色地告     

把简单的事情复杂化叫文化,把复杂的事情简单化是效率——Mind Concert Academic Salon学术讨论侧记

"简单"与"复杂"是人们在剖析客观事物时所归纳出的两个极端属性,也是描述客观事物被人了解及掌握难易程度的感观印象。因此"简单"与"复杂"既有客观的一面,也有主观的一面,因人而异,因事而异。只要人类现代文明进程不被中止,"简单"与"复杂"将会是一个永恒的话题,争论也将永无休止。总体而言,简单是对事物的一种高度概括,只有真正抓住了事物的本质,越是简单平淡的表述,就越具有摄人心魄、令人永世难忘的魅力。     

APU故障智能诊断系统设计

针对高旋环境下测试困难、测量精度低这一问题,提出了一种能在高旋环境下实现轴向减速装置,以达到稳定的良好的测试环境。该装置通过驱动仓内大量程陀螺仪测得的转速反馈给控制系统,控制系统输出控制信号来控制伺服电机,同时电机捷联内筒仓,使其相对外部转动方向反向旋转,实现轴向减速。实验结果表明,该装置可在高旋弹药飞行过程中提供稳定测试环境,从而得到更精准的姿态解算结果,为高旋环境下的测试提供了新的思路,具有广阔的应用前景。     

基于多模差分融合的高速车辆定位算法

针对车辆高速运动下定位延时大、精度低、稳定性差的问题,发挥GPS、RSSI和INS三种定位模式的各自优势,将GPS差分校准算法与RSSI测距相结合求解横坐标,将RSSI测距与INS惯导迭代算法相结合求解纵坐标,提出了一种适合高速运动车辆的多模差分融合精确定位算法。以四车道的高速路为场景进行了仿真实验,当车速为70km/h时,跟踪误差<1m,定位延时<0.2s。实验结果表明,该算法可实现车身级和车道级定位,在精确交通诱导、车辆防撞等智能交通领域具有应用前景和推广价值。     

基于小波高频距离像的红外小目标检测

针对远距离复杂背景下红外小目标检测问题,本文提出了一种基于小波高频距离像的方法。该方法首先将处理空间变换到小波域,通过分析残留背景、目标和噪声系数在高频子带的差异,定义基于邻域均值的子带系数表达形式,构造高频子带系数的中心向量,对小波高频图像进行综合形成距离像,得到红外复杂背景的抑制结果。在此基础上,利用恒虚警率算法将单帧背景抑制图像分割成候选目标、残留背景和噪声像素点。最后,在时间域基于目标运动的相关性,利用管道滤波实现红外小目标的最终检测。仿真实验结果表明,相对于经典算法,本文方法可以实现对红外复杂背景的有效抑制,增强目标信号的强度,准确稳定的从红外复杂背景中检测出小目标。     

一种改进的三帧差分运动目标实时检测算法

针对传统的三帧差分法提取的运动目标存在大量的噪声和空洞,提出了一种改进的三帧差分运动目标实时检测算法。该算法采用Surendra背景提取算法提取有效背景,对视频流中连续的三帧图像分别进行背景减除,得到的结果作为反馈对背景进行选择性更新,利用HSV颜色空间去除阴影后进行三帧差分,将差分结果进行“与”运行,通过将中间帧背景减除结果与“与”运算的结果进行“或”运算,这样可以得到运动目标的完整信息。实验结果表明,该算法能够快速、完整、准确地检测出运动目标,可有效应用于实时监控系统。     

双目视觉中基于对偶四元数的三维运动估计

针对现有的三维运动估计算法在精度、效率和稳定性等综合性能上的不足,提出了一种结合双目视觉三维重建和利用对偶四元数表达运动参数的新算法。该算法以双目视觉系统为基础,采用SIFT算法进行图像特征点的提取和匹配;根据匹配关系进行三维特征点重建,以获取三维场景中运动目标的结构参数;利用对偶四元数可同时表示刚体的旋转和平移运动的特点,实现目标对象运动参数的表达和求解。通过实验将提出的算法与现有算法(包括奇异值分解法、正交分解法和单位四元数分解法)进行比较,结果表明,该算法具有更加简洁的表达形式,在保持传统算法精度和稳定性优势的基础上提高了计算效率,具有更优的综合性能。