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基于视觉反馈的机械臂预测控制杨马英;郑亚飞【摘要】针对基于视觉的机器人目标抓取问题,构建一个基于图像的单目视觉伺服系统.预先建立基于图像雅克比矩阵的模型,在明确考虑目标可见性约束及机器人执行器约束的前提下,将预测控制算法引入到机械臂的视觉伺服控制中,基于视觉特征的运动预测设计一个简化的多变量机械臂视觉伺服控制器,用以实现对机械臂末端位姿的控制.借助NAO机器人平台,利用机器人自带的Naomark标签进行物体的快速识别,并应用上述基于视觉反馈的机械臂预测控制方法实现NAO机器人手臂控制.实验结果验证了方法的可行性,算法简单易于实现,且控制精度令人满意.【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2016(044)003【总页数】6页(P260-265)【关键词】视觉伺服;图像雅克比矩阵;预测控制;NAO机器人【作者】杨马英;郑亚飞【作者单位】浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州 310023;浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州 310023【正文语种】中文【中图分类】TP273机械臂视觉伺服[1-5]是将视觉传感器作为感知机构，实时采集目标物与机械臂末端效应器的图像信息，通过图像预处理、特征提取等环节获得机械臂工作环境的信息反馈，构建闭环控制，驱动机械臂运动到指定位姿.视觉伺服使机器人更智能化，增强对外界环境的适应性，在众多应用领域得到了广泛的关注，如农业采摘机器人[6].在伺服控制算法上有经典控制方法，如反馈比例控制器，该方法易于实现，但忽略了机器人运动学及动力学限制，这类约束对控制性能却有显著影响，当系统初始位姿与期望位姿之间存有较大位移时，由于系统可见性约束或者执行机构的机械约束，造成视觉伺服任务失败[7-9].智能控制方法也被应用于机器人视觉伺服研究，如神经网络[10]、模糊控制[11-12]以及预测控制[13-15]等.神经网络需预先进行离线训练，环境变化时则重新训练, 限制了其应用.模糊控制利用模糊规则描述视觉伺服系统中各变量之间的关系，不需要精确的系统模型, 但需一定的先验知识或离线学习.对于多自由度视觉伺服系统, 变量之间关系复杂且耦合严重, 模糊规则的设计比较困难.预测控制的模型不要求严谨的结构形式，只强调其预测功能,预测控制策略虽发端于工业过程控制，也适用于机械臂控制[16-17].Lazar等用非线性模型预测控制设计视觉控制器，考虑可见性约束，通过非线性约束最优问题实现了机器人运动的收敛[18].因预测控制对机械臂模型要求不高,有通过DH运动学参数确定机械臂运动学模型，运用运动学逆解求解得相对应的关节角变量，但运动学逆解运算量大且复杂.也有利用拉格朗日方程建立机械臂动力学方程，但机械臂动力学方程是时变的强非线性方程，计算量大.在一定的操作空间内，图像雅可比矩阵可直接将机器人在工作空间的速度变化映射为目标在图像特征参数空间的变化，使机器人视觉伺服不再受复杂的机器人和摄像机系统建模限制，只要求出这种映射关系就可以通过视觉特征误差计算机器人控制量，实现机器人控制.因此，在明确考虑系统约束问题前提下，提出简化的基于视觉反馈的机械臂预测控制方法.采用基于图像雅克比矩阵的预测模型，设计预测控制器，其中控制器的设定和测量反馈均是视觉特征位置量，考虑目标可见性约束及机器人执行器约束，通过在线滚动优化计算机械臂的关节角运动控制量，驱使机械臂末端向指定位姿运动.最后在NAO机器人实验平台进行验证，实验结果表明了该方法的控制可行性，且计算相对简单，易于实现.1.1 预测模型的建立对于任意一个实际控制系统，好的模型可以在一定程度上简化控制器设计的复杂度，从而提高系统控制性能.因此，为了描述机器人手眼映射关系，需要选择一种比较合适的模型.图像处理与定位是视觉伺服控制系统的重要组成部分，近年已有很多研究成果[19].因而不再详细讨论图像特征提取技术，而是在此基础上选择经典视觉伺服控制内部交互矩阵作为预测模型.通过模型，可以在有限的预测域内预测得到视觉特征相对于摄像机移动速度的变化率.经典内部模型特征点速度与输入的关系表达式为假设预测控制中每次迭代的视觉特征取样周期为Te,离散后得解析法、在线估计法和离线学习法是雅克比矩阵最常用的求解方法.利用解析法求解图像雅克比矩阵,需要对摄像机进行标定,而且需要求取机器人的模型.在线估计法与初始值的选取密切相关.离线学习不要求对摄像机内部参数和机器人参数进行标定,但要求进行离线学习.通过预先求取图像雅克比矩阵，在实现视觉伺服任务过程中保持图像雅克比矩阵不变.该方法只需计算一次图像雅克比矩阵，较为简单.该方法适用于摄像机和目标物体不同时运动的场合，即眼固定型视觉定位或跟踪问题.1.2 视觉伺服预测控制有赖于其滚动优化机制,模型预测控制在降低建模难度、抗干扰性和减小控制误差方面具有明显的优势.预测控制与其他的控制方法一个很大的区别也在于控制信号的实施方法上.一般情况下,模型预测控制通过当前采样时刻来解决一个优化问题并且获得当前采样时刻和未来时刻的控制量,但是只有当前这个采样时刻的控制量被施加到控制系统中.在接下来的采样时刻,重复进行以上的优化问题[20].视觉伺服预测控制系统选择内部模型控制(IMC)结构，如图1所示.图1中，被控过程包括机械臂和视觉系统.过程输入U为机械臂控制变量，即机械臂关节角度；输出s(k)为机械臂当前的位置信息；参考值s*(k)为期望的位置信息；sm(k)为系统模型预测得到的位置信息；ε(k)为当前位置信息和系统模型预测的位置信息之间所有的模型误差和干扰.由图1可得从图1中可以看出：使被控制过程输出s(k)跟踪参考值s*(k)，与使系统模型输出sm(k)跟踪期望值 sd(k)是等价的.假设参考值s*(k)已知，通过在有限预测域NP内的模型可以预测下一时刻位置信息sm(k)的变化.需要考虑的约束[13-15] 有以下3种：1) 机械约束，即机械臂关节的角度限制，关节角度q，qmin≤q≤qmax.2) 可视性约束，用来确保目标图像一直处在像素平面，可视区V，Vmin≤V≤Vmax.3) 控制量约束，即执行机构速度的限制，执行机构速度U，Umin≤U≤Umax.以上约束可以写成非线性方程，即通过优化算法计算得到期望轨迹sd(k)与系统预测模型输出sm(k)偏差的最小值为2.1 NAO机器人视觉系统将基于视觉反馈的机械臂预测控制用于实验室NAO移动机器人的手臂运动控制.NAO机器人[21-22]的视觉系统是由两个位于机器人的面部且处于同一铅垂面上的摄像机组成，如图3所示.NAO机器人眉心位置的摄像机(CameraTop)的位置过高，执行伺服任务过程中容易发生机器人手末端执行器和目标物体没有同时出现在摄像机视野范围内的情况，从而导致不能全面地获取两者之间的相对信息，继而影响到对机器人手的动作控制.另一个位于嘴部位置的摄像机(CameraButton)，位置更为合适，可以较全面地扫描周边环境，实现辅助机器人手的运动控制.由于NAO机器人视觉系统具有以上所述的局限性，而且两个摄像机不能同时开启，所以很难借助NAO机器人视觉系统构造基于双目立体视觉系统.另外，NAO机器人摄像机具有一定的实验角度范围，查NAO摄像头参数表，得知NAO机器人垂直视觉范围为47.64°，水平视觉范围为60.97°，可见性约束是为了确保目标物和机械手在NAO的视野范围内.如图4所示，Naomark是由Aldebaran Robotics公司设计，以一个白色圆圈为圆心，周围有若干圆圈为中心打开的白色扇形，白色圆圈里的数字叫做MarkID，是对不同Naomark的标记.视觉特征的正确选取对于基于图像的视觉伺服系统具有举足轻重的作用,但是对于NAO机器人而言，只要将Naomark放在目标物体上，然后将目标物体放在NAO机器人行动范围内的不同位置，NAO机器人便可以把直接寻找目标物体的任务转换为通过检测Naomark，进而实现目标物体的间接定位.2.2 NAO机器人手臂的雅克比矩阵NAO机器人手臂具有5个自由度，其左手臂各关节名称如表1所示.通过实验测试发现，其中LWristYaw和LElbowYaw对轨迹规划的影响较小可以忽略不计，因此预先设定为固定的角度.从图像雅克比矩阵的物理定义出发，通过观察已知的机器人运动所引起的特征变化，来估计相应的图像雅克比矩阵.具体操作方法是：根据机器人手臂的自由度n，选取m(m≥n)个充分有效的图像特征，在具体实施每一步控制前，让手臂完成n次试探运动，并观察相应的图像变化，然后用最小二乘法估计得到当前的图像雅克比矩阵.对于NAO机器人，因为控制对象是NAO机器人手臂，机械约束和控制量约束可以合并为一类，它们的约束范围如表1所示.因LWristYaw和LElbowYaw预先设定为固定值，所以只要考虑LShoulderPitch, LShoulderRoll及 LElbowRoll三个关节的范围.预测控制输出的是下一步三个关节的角度，因此只需把三个关节的范围作为状态变量约束.实验场景如图5所示，分别在墙壁和NAO机器人手部贴上Naomark标签，它们在NAO机器人视觉系统中图像如图6所示,在机器人的视野范围内选择不同的位置作为期望位置，利用预测控制求取手臂关节角度，控制NAO手末端向着期望位置靠近.实验1为定值控制实验，即期望位置固定在NAO视野范围内，NAO手臂的初始位置是在NAO视野范围内任意给定，共进行了4次实验，结果如表2所示，其中y为循环结束时机械臂末端与期望位置之间的空间距离.从表2中可以看出：机械臂最后停在离期望位置距离0.2 cm左右的位置，控制误差相对来说比较小.实验1的手臂末端控制误差曲线如图7所示，从图7中也可以看出:机械臂末端与期望位置之间的空间距离y不断减少，整个过程动态响应令人满意.实验2为跟踪控制实验，期望位置在实验过程中有发生变化，但一定处于NAO视野范围内.NAO手臂的初始位置是在NAO视野范围内任意给定.期望位置在第5次循环时发生变化，实验结果如图8所示.从图8中可以看出：机械手不断朝着期望位置靠拢，当期望位置发生变化后，机械手又朝着更新后的期望位置靠拢.作为对比，实验3使用同一组初始位置和期望位置进行了两组实验，一组运用了基于视觉反馈的机械臂预测控制方法，一组运用传统的基于图像的视觉伺服方法，该方法也采用基于图像雅克比矩阵的模型，但是控制器选用比例反馈控制器.两组实验的实验结果如图9所示.从图9中可以看出：比例控制结果曲线在第4次就不再更新，因为传统的基于图像的视觉伺服方法没有考虑约束问题，在第3次控制量传给机器人后，机械臂已经超出了机器人的视野范围，获取不到最新的位置信息，导致伺服任务失败.对比上述实验效果，验证了带有约束的视觉伺服预测控制算法的可行性.针对机械臂的视觉伺服控制，在明确考虑系统约束问题的前提下，提出简化的基于视觉反馈的机械臂预测控制方法.通过实验，测试了这一方法的可行性.实验表明：以固定的图像雅克比矩阵模型为基础的视觉预测控制方法，实现机械手向目标逼近是可行的，建模简单，算法计算量小容易实现，并且控制误差在一定的允许范围内.而要进一步保证复杂场景下的视觉伺服控制精度，则需考虑作为预测模型的图像雅克比矩阵的在线估计问题.。

附件：2014年度省自然科学基金拟资助项目清单（一）重点项目（57项）序号依托单位申请人项目编号项目名称1湖州师范学院刘东Z14A010004无限维李代数、李伪代数与共形代数的研究2浙江大学吴庆标Z14A010010形状设计问题中的高效数值算法研究及并行计算3杭州电子科技大学凌晨Z14A010014结构性的非光滑约束方程组及相关优化问题的算法研究4浙江大学曲绍兴Z14A020001智能软材料柔性机器人中的关键力学研究5中国计量学院王焕平Z14B010005稀土掺杂氧化镧钇透明陶瓷的原位制备及中红外激光性能与机理研究6浙江工业大学贠军贤Z14B060003双模式晶胶的快速成形机理及其在两相分配生物反应器内的控释传质与分离特性7浙江大学吕秀阳Z14B060009油脂无溶剂非临氢脱羧过程中非贵金属催化体系的构建8温州大学唐天地Z14B060012以多孔沸石为载体的高效金属硫化物加氢脱硫催化剂的设计、制备与性能研究9浙江树人大学陈梅兰Z14B070002柱切换离子色谱技术检测水和废水中营养盐离子的应用研究10中国计量学院朱诚Z14C020001水稻花期高温热害响应转录因子DST的功能解析11浙江大学祁鸣Z14C060002NMNAT1基因突变导致先天性黑矇症分子机理细胞生物学和果蝇动物模型的研究12浙江师范大学马伯军Z14C130001水稻类病变SPL5/OsSF3b3基因功能与抗病机理13浙江大学胡晋Z14C130005亚精胺参与调控高温胁迫下水稻籽粒灌浆的分子机理研究14中国水稻研究所王克剑Z14C130010水稻重组与联会基因的分离及功能研究15浙江省农业科学院严成其Z14C140001水稻抗白叶枯病基因的克隆和功能验证16浙江农林大学朱祝军Z14C150009硫苷介导的十字花科蔬菜害虫防御分子机制研究17浙江农林大学金春德Z14C160007功能化竹质基纤维素气凝胶的形成机理及性能研究18浙江农林大学孙芳利Z14C160009载药互穿聚合物网络体系在竹材中的原位构建及其防霉防裂机理研究19浙江大学吴小锋Z14C170002家蚕BmNPV病毒消化道原发感染蛋白受体的分子鉴定20浙江大学郑晓冬Z14C200006桑葚花色苷通过下调氧化应激介导的自噬水平以达到其肥胖干预作用的机制研究21浙江大学朱松明Z14C200007压力-温度协同杀菌效应及其二维杀菌动力学研究22浙江海洋学院林建民Z14D060001浙江近海台风物理过程的地震学研究及在海洋灾害监测中的潜在应用23浙江大学苟中入Z14E020002基于个体定制需求的可降解型高生物活性多孔玻璃陶瓷人工骨研究24浙江工业大学计时鸣Z14E050005气液固三相磨粒流超光滑表面抛光方法及其微气泡与气流驱动加工机理研究25嘉兴学院左春柽Z14E050018磁控EHD高分辨率打印技术研究26浙江理工大学胡旭晓Z14E050025基于激光场可控的中厚钢板形貌在线检测理论与方法研究27浙江理工大学金玉珍Z14E050026纤维在高速气流场中运动、形变特性研究28浙江理工大学李秦川Z14E050027RPR类并联机构构型综合与尺度设计方法研究29浙江大学金滔Z14E060006深低温条件下的固液相变传热机理及流动特性研究30浙江科技学院张金江Z14E070001基于电力变压器可载性分析的智能电网状态调度方法研究31浙江大学袁行飞Z14E080005恶劣天气环境下大跨空间结构失效机理研究32浙江大学尹文言Z14F010003舰船平台上天线阵辐射耦合效应的高效电磁数值计算方法研究33温州大学戴大蒙Z14F010007基于离散时间系统平衡实现的自适应滤波结构研究34杭州电子科技大学包建荣Z14F010008基于稀疏概率图模型的近空协同信号传输理论研究35浙江工业大学王卫红Z14F020006空间大数据信息智能处理关键技术研究36浙江大学郑能干Z14F020014自由飞行状态下蜜蜂机器人行为控制方法研究37杭州电子科技大学周文晖Z14F020022三维多模骨伤影像配准和融合的关键因素研究38浙江工业大学姚明海Z14F030004面向非特定产品质量检测的一般性目标识别方法研究39浙江大学刘妹琴Z14F030005基于统一模型的非线性系统有限时间控制理论与应用研究40浙江大学张森林Z14F030006海洋监测无线传感器网络关键技术及应用研究41浙江大学厉小润Z14F030009海量高光谱遥感数据的快速光谱解混技术研究42杭州电子科技大学王高峰Z14F040005基于硅通孔的三维集成电路的建模与仿真43浙江科技学院马红萍Z14F050004稀土掺杂硅酸盐荧光粉晶体结构设计及发光机理研究44浙江师范大学段文奇Z14G010002基于复杂网络的双边平台系统建模、参数估计和调控策略研究45浙江工商大学傅培华Z14G020001基于碳排放的供应链协同优化若干关键问题研究46浙江大学陈菲琼Z14G020002技术获取型海外并购整合与目标方自主性研究：基于资源相似性与互补性的视角47浙江大学韩洪云Z14G030005浙江省近海水产养殖标准化规模演进及其面源污染治理政策设计研究48温州医科大学周翔天Z14H120006运用超组学研究豚鼠形觉剥夺性近视的发病机制49浙江大学程晓东Z14H160009细胞自噬在调控卵巢癌对紫杉醇敏感性中的作用与机制50浙江大学林辉Z14H160012DDB1特异性缺失诱导肝癌的机制研究51温州医科大学鲁新成Z14H160017RSPO2基因影响肠癌形成和转移的分子机制研究52浙江大学张敏鸣Z14H180003老年人脑白质高信号与脑结构功能网络退变的关系及其对神经精神疾病发展影响的磁共振影像学研究53宁波大学谷海瀛Z14H200001幽门螺杆菌动力异质性和胃肠粘膜定植性的关系54温州医科大学高基民Z14H260004B[a]P/BPDE致肺癌发生新机制---抑制PHLPP2表达的发现与分子机制研究55浙江中医药大学万海同Z14H270002基于诱生IFN-α/β的TLRs/MyD88信号通路研究银花平感颗粒抗A型流感病毒免疫机制56浙江大学田景奎Z14H280002桑叶中抗BmNPV活性的DIes-Alder加合物的诱导及其生物合成机制研究57浙江大学高建青Z14H300001基于细胞表面修饰与外泌体的脑部疾病靶向治疗研究（二）省杰出青年科学基金项目（56项）序号依托单位申请人项目编号项目名称1浙江大学阮火军R14A010002分形插值函数的性质及相关问题2杭州师范大学许晓峰R14A040003非常规超导体奇异配对对称性及其输运性质研究3中国计量学院邓德刚R14A040005基于实现宽波长连续可调单相荧光材料的微结构调控研究4浙江师范大学胡勇R14B010002可见光驱动的二元异质纳米管复合光催化剂的设计、制备与性能研究5浙江工业大学贾义霞R14B020005新型催化不对称傅克反应研究6温州大学徐清R14B020009醇的绿色活化方法研究及其在碳-碳和碳-杂化合物合成中的应用7杭州师范大学徐利文R14B030003多手性中心新型配体的合成及其不对称催化反应研究8中国科学院宁波材料技术陈涛R14B040003刺激响应高分子刷接枝金纳米颗粒的有序组装及其传感应用研究与工程研究所9浙江大学苏彬R14B050003硅纳米孔的功能化与生物传感10浙江大学王靖岱R14B060003颗粒脉动机制和多相流反应器性能调控的研究11杭州电子科技大学秦海英R14B060006含氮碳载过渡金属催化剂上氧还原反应的原位研究12浙江工业大学钱海丰R14B070002手性除草剂对拟南芥光合作用环式电子传递链的对映体选择性13浙江省农业科学院朱英R14C020001灌浆期高温影响稻米品质和产量的分子机理及应用研究14浙江大学程磊R14C030002厌氧条件下水稻田铵态氮转化的微生物学过程15浙江海洋学院徐田军R14C040001鱼类重要免疫基因家族成员的分子进化机制研究16浙江农林大学王义平R14C040002基于寄主植物-瘿-昆虫形态和DNA 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zone泥沙运动机理的研究42浙江工商大学王寿光R14F020001Petri网信标计算及可控性研究43浙江工业大学梁荣华R14F020005车辆GPS大数据的处理及可视分析方法研究44杭州师范大学夏莹杰R14F020013交通模型和交通大数据融合理论及抗差应用研究45杭州电子科技大学刘光宇R14F030008先进太阳能应用系统的极值搜索控制问题与方法46浙江大学赵毅R14F040001锗基新沟道材料CMOS器件研究47浙江财经大学金戈R14G030006动态经济中的最优公共投资规则与最优税收结构研究48浙江大学王苹莉R14H010002细胞自噬在大气颗粒物暴露致哮喘气道炎症中的作用49浙江大学张力R14H020003microRNA-214在调控干细胞向血管平滑肌细胞分化及血管损伤修复中的作用机制研究50浙江大学余路阳R14H020005线粒体分裂/融合蛋白SUMO修饰异常在缺血性血管疾病发生中的作用和机制研究51温州医科大学周蒙滔R14H030004脂氧素A4 连接HO-1信号通路下调胰腺炎过度炎症反应的机制研究52浙江大学张丹R14H040002BNC1对卵母细胞发育及卵巢衰老的调节机制研究53浙江大学陈晓R14H060001肌腱相关转录因子SCX协同MKX在肌腱干细胞鉴定及分化调控中的功能及其机制研究54浙江大学徐妙R14H090002应用源于诱导多能干细胞（iPS细胞）的神经元研究C型尼曼-匹克病(NPC)的神经退行性变特征及其新药研发55浙江大学王迪R14H100001MINK1在调节Th17细胞分化及自身免疫性脑脊髓炎中的功能及机制研究56浙江大学应颂敏R14H160003染色体脆性位点在肿瘤细胞中的修复机制研究（三）一般项目（746项）序号依托单位申请人项目编号项目名称1浙江工商大学吴金明Y14A010001计算几何若干关键问题的研究2浙江海洋学院黄红英Y14A010008椭圆方程满足极值原理的间断Galerkin方法3浙江大学城市学院张彩伢Y14A010010高频环境下金融波动率计量模型理论及应用4宁波大学肖海滨Y14A010014奇异扰动的非自治双曲演化PDE的长期行为研究5丽水学院马正义Y14A010016非线性动力系统的狄拉克结构约化6绍兴文理学院方小利Y14A010019模交叉群范畴的构造与分类7浙江万里学院刘庆兵Y14A010023高阶张量特征值问题的理论、算法及其应用8浙江师范大学刘洋Y14A010027Clifford分析中的线性正则变换和复值神经网络的定性理论研究9浙江师范大学金泽民Y14A010029单色子图的结构性质与相关参数的若干研究10浙江师范大学耿金波Y14A010030流体力学中激波稳定性的若干研究11浙江师范大学王元恒Y14A010034混杂迭代逼近广义非扩张算子不动点问题研究12浙江师范大学周盛凡Y14A010035无穷维随机动力系统的吸引子13浙江师范大学陈泳Y14A010036函数空间上Toeplitz算子若干问题研究14浙江师范大学陈敏Y14A010037平面图的无圈染色和几种全染色研究15浙江师范大学朱相荣Y14A010039曲线上Hilbert变换及相关算子的若干问题16浙江工业大学金永阳Y14A010043带最佳常数的Hardy型不等式的研究17湖州师范学院唐笑敏Y14A010047多复变数的边界型Schwarz引理及其应用18浙江大学韩刚Y14A010048紧李群的极大交换子群及其在表示理论和数学物理中的应用19浙江大学盛为民Y14A010054高阶Yamabe问题及相关的一类几何分析问题20温州大学李媛Y14A010058大雷诺数下Navier-Stokes型变分不等问题若干数值方法的研究21温州大学程国正Y14A010059Dirichlet空间上乘法算子及换位22浙江财经大学李云霞Y14A010063生存分析中若干变点模型的研究及其应用23浙江财经大学邱瑾Y14A010064相依新息纵向数据模型的统计推断及在生物医学和经济金融中的应用24杭州师范大学申建华Y14A010066几类不连续微分系统中的非线性分析方法25杭州师范大学王文胜Y14A010067关于高斯随机场的极限性质和几何性质研究26中国计量学院王成Y14A010076运用GTS Levy过程和C-GMM方法对中国股市分阶段建模27中国计量学院赵建伟Y14A010078面向高维数据的稀疏矩阵恢复算法与误差分析28杭州电子科技大学李炜Y14A010084区间线性规划问题最优解的特征研究29杭州电子科技大学王阳Y14A010087对具有非局部扩散项的生态模型动力学行为的研究30杭州电子科技大学叶仁道Y14A010089偏正态纵向数据混合效应模型的统计推断及应用研究31浙江理工大学蒋义伟Y14A010096带服务器的平行机调度问题研究32浙江理工大学李重Y14A010097高铁设计中的一些几何造型理论问题研究33浙江农林大学张立溥Y14A010100无矩阵内点算法及其在有限元模型修正问题中的应用34宁波大学邱亦睿Y14A020001基于裂纹对挠性多圆盘转子系统的耦合振动特性研究35浙江大学荣臻Y14A020010仿蜻蜓双翅扑翼的气动特性及其流动机理研究36绍兴文理学院刘成周Y14A030002黑洞的量子隧穿效应及其相关黑洞量子性质研究37浙江海洋学院姚建明Y14A040002分子自旋输运理论研究38宁波大学周星飞Y14A040006微纳米颗粒和淀粉样多肽相互作用机理的研究39金华职业技术学院杨晓红Y14A040014应力退火Fe基软磁材料微结构机理同步辐射研究40浙江工业大学唐超军Y14A040018超构材料中光频磁场增强及表面增强拉曼散射41浙江大学潘佰良Y14A040023二极管泵浦铷蒸气激光MOPA的动力学研究42温州大学邢祥军Y14A040032微纳磁条中自旋波激发、传输与调控的理论研究43杭州师范大学陈斌Y14A040038低维金属磁性材料及其量子临界点附近物性的核磁共振研究44杭州电子科技大学曾然Y14A040044特异材料结构中真空涨落诱发效应的研究45中国科学院宁波材料技术竺立强Y14A040045氧化物双电层薄膜晶体管中的超强静电调控机理研究与工程研究所46杭州师范大学张子柯Y14A050016基于在线用户行为和复杂网络建模的个性化推荐系统研究47浙江师范大学童国秀Y14B010003电磁可控轻质多孔铁海绵的绿色合成、结构与微波吸收特性48温州大学陈伟Y14B010012FeOx/掺杂多孔炭复合材料的制备及催化Ullmann反应研究49杭州师范大学卢华Y14B010018新型不对称氟硼配合物的合成及光物理性质研究50中国计量学院李银艳Y14B010021稀土配合物复合离子凝胶发光材料的合成与编码材料的设计51浙江理工大学邹洋Y14B010024含酰胺基团的金属有机骨架材料的构筑及其CO2吸附性能研究52浙江农林大学金首文Y14B010025官能化萘啶的MOF的协同发光性能及其机理研究53浙江师范大学王小霞Y14B020012添加物对AllylSmBr反应性能的调控及“AllylSmBr-添加物”体系用于合成二醇化合物的研究54浙江师范大学柏一慧Y14B020013杂原子引导下过渡金属催化炔烃选择性加成合成含杂原子多取代烯烃55浙江工业大学王益锋Y14B020017基于两相体系的有机不对称催化串联反应研究56浙江工业大学饶国武Y14B020024新型1,4-(不)对称取代酰基-S-四嗪类抗肿瘤化合物3D-QSAR模型的构建、优化及其作用机制研究57浙江工业大学李小青Y14B020025以肼甲酸酯为前体的烷氧甲酰基自由基的温和引发及其反应研究58浙江大学吴起Y14B020031CALB脂肪酶催化多功能性反应的机理研究59浙江大学周长新Y14B020033黄芪和升麻中的抗肝损伤cycloartane型三萜的研究60浙江大学周宏伟Y14B020035杂原子参与的炔丙-联烯重排促进的分子内协同反应研究61温州大学陈久喜Y14B020037基于串联反应构建含硒化合物的方法学研究62温州大学雷新响Y14B020038新型分析有机分子的核磁共振残留偶极偶合提取介质及应用研究63温州大学邓辰亮Y14B020040钯催化叔胺C-N键断裂羰基化反应研究64台州学院周其忠Y14B020042基于氧杂柱芳烃的准轮烷、轮烷和索烃的研究65杭州师范大学曹建Y14B020046杂原子(氮，氧，硫，硅等)取代的富电子炔烃的反应研究66杭州师范大学刘方明Y14B020050基于1，3-偶极环加成的含双苯并氮杂卓环蕃类化合物的设计合成与活性研究67嘉兴学院陈江敏Y14B020051高价碘-非卟啉铁双功能催化剂的设计、合成及性能研究68衢州学院周海Y14B020055非活化卤素水相和空气中自由基原理转化为羟基的研究69浙江理工大学夏敏Y14B020057基于激发态分子内质子转移机制的新型聚集态荧光分子的设计、合成及应用的研究70宁波工程学院蒋仲庆Y14B030001新型等离子体聚合阴离子交换膜的分子设计及电化学特性研究71浙江师范大学何益明Y14B030005不同构型钒酸镧修饰的石墨相氮化碳材料光催化降解染料的研究72浙江工业大学宁文生Y14B030012ZnO形貌对Co/ZnO 催化剂费托合成反应性能的影响73浙江科技学院杨瑞芹Y14B030025室温固相研磨法制备铜基催化剂及其用于CO2加氢低温合成甲醇新工艺中的研究74浙江大学吴庆银Y14B030027相变型多金属氧酸盐电解质的合成与导电性能研究75台州学院陈浩Y14B030030基于凹凸棒纳米凹槽的“嵌入型”药物杂化材料构筑及其对光稳定性与缓释性能的调控76杭州师范大学彭家建Y14B030032功能化N-杂环卡宾过渡金属配合物设计合成及自负载催化体系的构建及其应用77杭州师范大学沈嘉炜Y14B030033多肽与碳酸钙晶体表面相互作用的多尺度模拟研究78宁波工程学院丛杨Y14B040002响应型刚性分子-嵌段共聚物超分子自组装结构调控及药物控释研究79浙江工业大学徐立新Y14B040005基于一步法链“行走”聚合机理的石墨烯表面超支化聚乙烯非共价可控接枝研究80浙江大学宁波理工学院沈昊宇Y14B040006功能化磁性高分子聚集体磁场诱导自组装及其吸附性能研究81温州大学钱昌吉Y14B040010共聚高分子链在表面的临界吸附性质研究82浙江大学祝莹Y14B0500103D打印微流控分析芯片的基础研究及其在微量分析中的应用83浙江大学潘建章Y14B050012面向现场快速分析的超微量手持光度计的研究84浙江大学习玲玲Y14B050013基于阳离子聚电解质功能化碳纳米管的增敏Aptamer电化学传感器构筑及氨基糖苷类抗生素检测研究85浙江大学唐龙华Y14B050014基于石墨烯/纳米金复合基底的SERS技术及其在肿瘤诊断中的应用86浙江工商大学王挺Y14B060002反相微乳液法构建TiO2-高分子多元共轭体系杂化膜及其在室内弱光下降解活性调控87绍兴文理学院许映杰Y14B060008用于碳捕集的双功能化金属螯合型离子液体的构建及其吸收行为研究88浙江工业大学刘迎新Y14B060019基于石墨烯纳米片表面修饰的新型固体酸催化剂的创制及其应用基础研究89浙江工业大学黄立维Y14B060022非平衡等离子体甲烷转化研究90浙江工业大学张玮Y14B060025可弃式生物反应器内组织工程细胞3D生长过程的传递规律与模拟研究91湖州师范学院郭玉华Y14B060033介孔分子筛材料深度吸附脱硫作用机理的多尺度研究92浙江大学廖祖维Y14B060035工业热集成水网络的优化与综合93浙江大学张庆华Y14B060038超两亲多尺度嵌段共聚物材料的制备及其用于膜抗污改性研究94浙江工商大学陈方Y14B070004三唑类杀菌剂斑马鱼体内生物转化对映体差异研究95浙江工商大学王齐Y14B070005可见光敏化降解染料协同还原铬的新体系研究96宁波大学程军蕊Y14B070011环境激素在人工湿地中的迁移截留机制及分布规律97浙江树人大学闵剑青Y14B070014磁性碳纳米微粒用于滩涂环境中五氯酚污染的迁移特征及风险评估研究98舟山市疾病预防控制中心王恒Y14B070016邻苯二甲酸酯对新生儿HPG轴的内分泌干扰作用研究99浙江师范大学郝仕油Y14B070018基于可见光催化降解相关酸性染料的催化剂构筑100浙江工业大学魏秀珍Y14B070023中空纤维纳滤膜对水中典型PPCPs去除行为研究101浙江省农业科学院钱鸣蓉Y14B070033六溴环十二烷在鸭体内的立体选择性分布及代谢研究102浙江大学孙建腾Y14B070036土壤-植物系统中共存PAHs、PBDEs、PCBs的生物有效性研究103浙江大学黄益丽Y14B070038一株新鞘氨醇杆菌PQ3的群体感应系统与多环芳烃降解活性的相关性研究104台州学院蒋茹Y14B070042磁性石墨烯基卤氧化铋复合材料的制备及其吸附-光催化去除苯系有机污染物研究105中国科学院宁波材料技术程昱川Y14B070046SHINERS-MIPs联用技术在水体多环芳烃快速检测中的应用研究与工程研究所106温州医科大学王文蔚Y14B070051核酸适体功能化磁纳米生物传感器及其在海水环境激素污染物快速检测中的应用107浙江农林大学尹晓辉Y14B070055农田环境中重金属-农药复合污染对热带爪蟾胚胎致畸效应及机制108浙江农林大学刘庆坡Y14B070056一个水稻砷耐受性相关的miR528基因的功能研究109浙江省农业科学院张作法Y14C010014猴头菌胞内多糖护肝作用机理及构效关系110浙江大学安千里Y14C010016甘蔗与大豆间作田间的根瘤菌及其与甘蔗的联合固氮作用111杭州师范大学吴剑丙Y14C010018茄镰孢病菌中三个同源的CYP51基因功能分析112杭州师范大学陈敏Y14C010019序批式反应器中反硝化聚磷微生物的群落结构和生态功能的研究113杭州师范大学施农农Y14C010020RNA非编码序列调控PVX抗RNA沉默的机制研究114中国农业科学院茶叶研究韦康Y14C020005GSTs在茶叶类黄酮累积中的作用机理研究所115浙江大学姜维梅Y14C020007基于遗传变异和化学变异相结合的三叶青种质资源评价的研究116浙江大学莫肖蓉Y14C020008OsLIR1在影响水稻早衰上的生理功能及分子机制研究117杭州师范大学王利琳Y14C020013黄瓜生长素受体在激素信号通路和雌雄花性别分化中的功能研究118浙江农林大学刘京晶Y14C020018铁皮石斛重要酚性成分动态变化规律研究及关键基因挖掘119中国科学院宁波城市环境龙锡恩Y14C030003垃圾填埋场厌氧甲烷氧化微生物生态效应研究研究中心（筹）120宁波大学苗亮Y14C030005镉胁迫对大弹涂鱼铁代谢的影响及分子机制研究121丽水学院骆争荣Y14C030006植物群落物种组成和资源条件对藿香蓟（Ageratum conyzoides）入侵的影响研究122浙江树人大学陆胤Y14C030009三氯生（TCS）和三氯卡班（TCC）对卤虫生理生化应激胁迫的研究123中国美术学院陈汉Y14C030010具有水源净化功能的活动雕塑装置与浙江的“美丽乡村”文化建设研究124温州大学马增岭Y14C030015微囊藻水华生消对浮游动物群落结构的影响及其机理研究125杭州师范大学高建芳Y14C030019磷酸化修饰对短尾蝮蛇毒蛋白组结构与活性的调控。

工业自动化中的智能传感器网络研究智能传感器网络是工业自动化领域中的重要研究方向之一。

随着科技的发展和工业智能化的推进，工业自动化系统对传感器网络的要求也不断提高。

智能传感器网络作为工业自动化系统的重要组成部分，具有实时性、可靠性和智能化等特点，被广泛应用于工业环境中。

传感器网络技术作为信息感知和数据采集的基础，可以实时监测生产过程中的各种参数和状态，将实时数据传输到控制中心并进行分析处理，实现实时监控和精确控制。

在工业自动化中，智能传感器网络不仅可以提高生产效率和质量，还可以降低能源消耗和环境污染，提高工作场所的安全性和可靠性。

目前，智能传感器网络领域的研究主要集中在以下几个方面：1. 传感器节点的设计和优化。

传感器节点是传感器网络系统的核心组成部分，它负责测量和采集环境中的物理量并进行数字化处理和传输。

传感器节点的设计需要考虑多个方面的因素，如功耗、通信距离、数据传输速率和节点的尺寸等。

研究人员致力于开发低功耗、高性能的传感器节点，以满足工业自动化系统对传感器网络的要求。

2. 网络拓扑结构的设计和优化。

网络拓扑结构是指传感器节点之间的物理连接方式和通信方式。

不同的网络拓扑结构对传感器网络的性能和可靠性有着重要的影响。

研究人员通过研究和优化网络拓扑结构，可以提高传感器网络的传输速率和抗干扰能力，同时降低能源消耗和成本。

3. 数据传输和信息处理技术的研究。

数据传输和信息处理技术是智能传感器网络中的关键问题。

传感器网络需要将采集到的数据传输到控制中心，并进行实时分析和处理。

研究人员通过研究和优化数据传输和信息处理技术，可以提高传感器网络的数据处理速度和准确性，同时降低传输延迟和能源消耗。

4. 安全和隐私保护技术的研究。

在工业自动化领域中，数据的安全性和隐私保护是非常重要的问题。

智能传感器网络在数据传输和处理过程中存在着安全隐患和威胁。

研究人员致力于开发安全和隐私保护技术，以保护传感器网络中的数据安全和隐私。

大力支持光储微网技术促分布式光伏发电顺利前行--专访浙江工业大学分布式能源与微网研究所副所长潘国兵贾常艳【期刊名称】《电器工业》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】2页(P32-33)【作者】贾常艳【作者单位】【正文语种】中文1978年生人，2010年上海交通大学电子信息与电气工程学院的工学博士，上海市优秀博士毕业生。

多年来一直在分布式发电与微网、电力系统智能控制与保护、传感网络与人工智能方面潜心研究。

他主持参与多项科研项目，包括2项国家自然科学基金项目、1项国家高技术研究发展计划(863计划)项目、1项科技部国际科技合作专项项目、3项浙江省科技厅项目，以第一作者发表学术论文13篇，其中SCI/SCIE 4篇，ZJU TOP Journal 1篇，EI 7篇；申请发明专利10项，授权6项。

他是浙江工业大学机械工程学院机械电子系副教授，分布式能源与微网研究所副所长潘国兵。

分布式光伏发电系统目前工作模式比较单一，以电网为参考锁相，然后作为电流源以最大功率输出，虽然经济简单，但不受控制。

微网、电网友好型分布式系统是分布式光伏发电系统的更高形式，主要优点在于可控和可自平衡。

从2012年国家能源局开始大力推广分布式光伏发电应用示范区以来，分布式光伏发电项目如雨后春笋般的在多地区出现，可谓劲头足，人气旺。

但是2014年一季度数据显示，国内众多城市今年一季度分布式光伏发电新增装机几乎为零，分布式光伏发电项目陷入裹足不前的困境。

近日有相关人士表示，目前困扰分布式光伏发展的一些问题，有望在五六月份取得突破性进展，分布式光伏装机量也有望从第三季度开始迅速增加。

分布式光伏发电在冲云破雾、劈风斩浪的前夕还需要解决自身的哪些问题？对此，本刊专访了浙江工业大学分布式能源与微网研究所副所长潘国兵，他对当前分布式光伏发电面临的问题进行了全面深刻的解析，并提出了意见。

潘国兵：原因有以下几点。

1）利益牵扯面复杂，前期建设后期运维困难。

一种有向网络目标概率覆盖增强算法范兴刚;张哲铖;王晨浩;陶俊【摘要】目标覆盖是有向传感器网络覆盖控制的研究热点之一,但如何实现概率目标覆盖是当前迫切需要解决的问题.本文根据联合感知理论,实现目标的概率覆盖.提出了基于概率覆盖圆的目标覆盖增强算法(TarpC),构造目标的概率覆盖圆,选择最优节点调整感知方向,完成目标概率覆盖.仿真结果证明了该栅栏构建方法具有较高的覆盖率和部署效率.本文的研究对提升无线传感器网络的性能具有重要的理论与实际意义.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2019(032)003【总页数】6页(P424-429)【关键词】目标覆盖;有向网络;概率感知圆;联合概率感知;目标方向【作者】范兴刚;张哲铖;王晨浩;陶俊【作者单位】浙江工业大学之江学院,浙江绍兴310023;浙江工业大学计算机科学与技术学院,杭州310023;浙江工业大学计算机科学与技术学院,杭州310023;浙江工业大学计算机科学与技术学院,杭州310023【正文语种】中文【中图分类】TP273如何部署和调度节点,高效实现监控区域内覆盖要求,是有向传感器网络的研究热点之一[1-5]。

目标覆盖是用少量的节点实现给定目标的覆盖要求,本文针对有向感知网络的目标覆盖展开研究。

有向节点的感知区域不仅和节点的位置有关,也和节点的感知方向密切相关。

很多研究者从选择和调整节点感知方向来实现目标覆盖要求。

Ai and Abouzeid最先研究了有向网络的目标覆盖问题,选择覆盖最多目标的感知方向,用最少节点实现目标的最大覆盖[6];Shahrokhzadeh B等人基于博弈论研究了目标覆盖,根据目标覆盖贡献和转动能耗,设计节点效能函数,通过最大节点效能函数实现网络寿命最大化[7-8]。

如果在随机部署的网络中,有向节点是异构的,有不同的半径,角度和代价,而且不同目标的覆盖要求也不一样。

在这种情况下,Zhu等人研究了如何用最小的代价实现不同目标覆盖要求[9]。

能量捕获无线传感器网络中高可靠数据收集策略
赵冉;潘根梅
【期刊名称】《计算机科学》
【年(卷),期】2018(045)0z2
【摘要】能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)具有从环境中捕获能量的能力,可以无限期持续工作,因此具有非常广泛的应用前景.目前已有的大多数EH-WSN路由方案往往侧重于如何提高能效性,而可靠性作为EH-WSN中的重要性能指标却很少被考虑到.文中利用能量捕获网络特性,对节点的链路成功收包率和节点重传次数期望进行推导,建模网络可靠性最大化问题,基于能量捕获速率、链路质量、节点间距离,提出了一种生成高可靠性数据收集树的方案.实验结果表明,相比于其他数据收集方案,该路由方案能显著提高网络可靠性.
【总页数】5页(P303-307)
【作者】赵冉;潘根梅
【作者单位】浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023;浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.能量捕获无线感知网络低时延数据收集策略 [J], 朱艺华;陈徐豪;胥琳
2.一种射频能量捕获无线传感器网络的分层分步数据收集策略 [J], 田贤忠;林初超
3.能量捕获无线传感器网络中低时延的可靠数据传递 [J], 邱树伟;李琰琰
4.能量捕获无线传感器网络中低时延的可靠数据传递 [J], 邱树伟[1];李琰琰[2]
5.无线传感器网络中高效节能的数据收集策略 [J], 童国顺;唐秋玲;王茜;石佳豪;韩玉龙
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基于可穿戴传感器的普适化人体活动识别
范长军;高飞
【期刊名称】《传感技术学报》
【年(卷),期】2018(031)007
【摘要】为了提高日常活动识别的准确性和自动化程度,减少人为干预,提出了利用可穿戴传感信号作为输入,通过深度神经网络进行人体活动识别的方法.首先,设计了普适环境下人体活动识别的系统架构,建立了一套加速度、生理信号等传感数据的采集系统;然后,对获取的传感数据进行降噪、加窗与归一化等预处理,并设计了长短时记忆递归神经网络来进行特征的自动提取和融合,从而实现活动识别.实验结果表明,该方法减少了对人工和专家知识的依赖,自动进行多模态传感器的融合,智能化程度高,分类效果好.
【总页数】8页(P1124-1131)
【作者】范长军;高飞
【作者单位】浙江工业大学计算机科学与技术学院,杭州310023;浙江工业大学计算机科学与技术学院,杭州310023
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
【相关文献】
1.基于可穿戴传感器的人体活动识别研究综述 [J], 郑增威;杜俊杰;霍梅梅;吴剑钟
2.基于加速度传感器和神经网络的人体活动行为识别 [J], 张烈平; 匡贞伍; 李昆键;
韦克莹; 王政忠; 张声岚; 王瑞
3.基于手机传感器的人体活动识别综述 [J], 张春祥;赵春蕾;陈超;罗辉
4.基于传感器的人体活动识别技术综述 [J], 石俊豪;左德承;张展;潘道华
5.基于滑动窗口和卷积神经网络的可穿戴人体活动识别技术 [J], 何坚;郭泽龙;刘乐园;苏予涵
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