电力电子内幕 桑迪亚国家实验室电气工程师 Michael Ropp 和他的团队创建了一个代码库，以提高电网的弹性、可靠性和自愈性。 （图片来源：克雷格·弗里茨） 不难想象自我修复电网的潜在价值，它能够适应并恢复活力，即使受到飓风或一群坏人的袭击也能确保不间断的电力。来自桑迪亚国家实验室和新墨西哥州立大学的团队正在通过尖端算法库使这一愿景成为可能。通过将这些算法编码到电网继电器中，系统可以在电网运营商开始维修或提供指示之前快速恢复尽可能多的医院、杂货店和家庭的电力。 桑迪亚电气工程师兼项目负责人 Michael Ropp 表示：“最终目标是使系统能够在情况变得非常糟糕时进行自我修复并形成临时

运动设计内幕 机器人飞行路径之一的延时拍摄图像。 （图片来源：研究人员） 你有没有想过，昆虫是如何能够走出家园那么远，仍然能找到回家的路的？这个问题的答案不仅与生物学有关，还与为微型自主机器人制造人工智能有关。代尔夫特理工大学的无人机研究人员受到了关于蚂蚁如何通过视觉识别环境并将其与计算步数相结合以安全回家的生物学发现的启发。他们利用这些见解为微型、轻型机器人创建了自主导航策略。该策略允许此类机器人在经过较长的轨迹后返回家园，同时需要极少的计算和内存（每 100 m 1.16 kB）。未来，微型自主机器人可以找到广泛的用途，从监控仓库中的库存到发现工业现场的气体泄漏。研究人员在《科学机器人》

电子与传感器内幕 俄亥俄州立大学核反应堆实验室的凯尔·里德 (Kyle Reed) 领导的团队在反应堆池中测试了 ORNL 制造的耐用新型晶体管，该晶体管会发出辐射光。 （图片来源：Michael Huson/俄亥俄州立大学） 大型复杂核反应堆的安全性和效率可以通过像监控冷却系统的微型传感器这样简单的硬件来提高。这就是为什么能源部橡树岭国家实验室的研究人员正在努力将这些基本传感器与能够承受反应堆内强烈辐射的电子设备配对，从而使这些传感器更加准确。 橡树岭国家实验室的研究团队最近使用氮化镓半导体作为传感器电子器件，取得了意想不到的巨大成功。用这种材料制成的晶体管在研究合作伙伴俄亥俄州立大学运

电子与传感器内幕 普林斯顿大学的研究人员完全重新构想了计算物理，为现代人工智能工作负载构建了芯片。在美国政府的新支持下，他们将看到这款芯片的速度、紧凑性和能效有多快。早期的原型如上图所示。 （图片来源：贾红阳/普林斯顿大学） 国防部最大的研究组织与普林斯顿大学领导的项目合作，开发用于人工智能的先进微芯片。 电气和计算机工程教授纳文·维尔马 (Naveen Verma) 表示，新硬件重新设计了适合现代工作负载的芯片，可以使用比当今最先进的半导体少得多的能源来运行强大的人工智能系统。领导该项目的维尔马表示，这些进步突破了阻碍人工智能芯片发展的关键障碍，包括尺寸、效率和可扩展性。 可以部署需要

电子与传感器内幕 直到最后：罗彻斯特的研究人员在电加热器结构上展示了他们的超高分辨率测温技术，该团队设计该电加热器结构是为了产生急剧的温度梯度。 （图片来源：罗切斯特大学/J. Adam Fenster） 当笔记本电脑或智能手机等电子设备过热时，它们从根本上会遇到纳米级传热问题。找出问题的根源就像大海捞针一样。 “我们现代电子产品的构建模块是具有纳米级特征的晶体管，因此要了解哪些部件过热，第一步是获得详细的温度图，”罗切斯特大学机械工程系助理教授、激光能量学实验室科学家安德里亚·皮克尔 (Andrea Pickel) 说。 “但是你需要具有纳米级分辨率的东西才能做到这一点。” 现有的光学

电动汽车（EV）的快速直流充电可能是缓解里程焦虑的关键，许多人认为这种焦虑限制了电动汽车的采用。凭借强大的充电基础设施，电池充电只需 20 分钟而不是 4 小时，电动汽车充电更接近驾驶员为内燃机 (ICE) 车辆加油时所习惯的体验。 该基础设施目前尚未完全开发，但正在不断发展并可供更多车辆使用。多家电动汽车制造商最近采用了特斯拉电动汽车充电连接器，特斯拉目前在快速充电端口的部署方面处于市场领先地位。 Sensience 委托的研究预测，到 2030 年，直流快速充电将占全球公共充电的 70% 以上（图 1）。 图 1. 到 2030 年直流快速充电的预计增长。（图片来源：Sensience）

应用物理评论，梅尔维尔，纽约 智能机器人触觉系统成功进行垃圾分类。 （图片来源：毛钱、朱蓉/AIP Publishing） 如今的智能机器人可以通过视觉和触觉准确识别许多物体。通过传感器获得的触觉信息以及机器学习算法使机器人能够识别之前处理过的物体。 然而，当遇到大小和形状相似的物体或机器人未知的物体时，传感常常会感到困惑。限制机器人感知的其他因素包括背景噪声以及不同形状和大小的同一类型物体。 在《应用物理评论》中， 清华大学的研究人员通过AIP出版社的研究，致力于突破机器人识别各种常见但复杂的物品的困难。 人类拥有许多不同类型的触摸感应，其中之一是热感。这使我们能够感知风的吹动，感知

消费者和工业领域相机生成的内容激增，给机器以实用且高效的方式有效获取、处理和利用视觉数据的能力带来了负担。当前的挑战包括：收集大量数据（其中大部分与机器无关）；处理能力不足（特别是在受尺寸和功耗限制的应用中）：以及实时处理的需求。因此，视觉系统的开发人员（从智能手机、可穿戴设备、智能家居、物联网、系统、汽车技术到工业自动化设备）正在寻求改变传统视觉传感和数据采集方法的方法。 相机技术起源于为人类消费提供图像，但其历史上的进步（主要依赖于基于帧的方法）已被证明不足以满足现代机器视觉的要求。多年来，机器视觉一直依赖于为人类解释而获取和结构化的视觉信息：由图像传感器捕获的连续图像组成的视频流。每个

德克萨斯州休斯顿约翰逊航天中心 具有数据路径架构的下降和着陆计算机 (DLC) 计算平台的示意图。 （图片来源：美国宇航局） NASA 约翰逊航天中心的创新者开发了一种高性能计算平台，称为下降和着陆计算机 (DLC)，并成功进行了飞行测试，以满足机器人和人类探索任务的安全、自主、外星航天器着陆的需求。 该平台的独特之处在于数据路径架构，可将微处理器与输入和输出中断隔离，从而减轻微处理器的负担，从而避免延迟并最大限度地提高飞行软件的计算速度。为了安全着陆，DLC 必须实时处理着陆特定的传感器数据，并将这些信息转发给航天器的主飞行计算机，以避免陨石坑和巨石等环境危害。所提出的数据路径架构允许

用于擦拭空间站的布抵达地球后，在图中所示的带有橙色盖子的水罐中进行冲洗，以去除微生物。然后将该液体浓缩到该小瓶（插图）中，以便通过 InnovaPrep 的 CP Select 系统进行测试。 （图片来源：美国宇航局） 追踪 COVID-19 在社区中的传播情况为公共卫生官员和个人在大流行期间做出明智的决策提供了重要数据。一种被证明有用的方法是收集、浓缩和测试城市废水中是否存在引起疾病的病毒。随着测试的不断进行，美国宇航局开发的一项用于识别航天器内病原体的技术节省了时间，并在地球上产生了可靠的结果。 美国宇航局宇航员梅根·麦克阿瑟从空间站内的表面收集微生物样本，以研究与封闭居住相关的微生物，

电网签名事件库通过提供对电网操作波形数据集的访问，激发公用事业和研究人员对电网行为的理解。 （图片来源：Adam Malin/ORNL，美国能源部） 技术简介： 你能告诉我这个项目是如何开始的吗？ 亚伦威尔逊： 我不是网格事件签名库的创始人。当我 2019 年加入实验室时，它还是相当新的，但直到 2021 年左右它才真正起步。我于 2022 年春天接手。 我们获得了美国能源部的资助，用于创建电网事件签名库。对于人们来说，这将是一个首选资源，可以查看其中一些波形在系统上的行为，以便他们知道在自己的系统上寻找什么。随着我们从不同的合作伙伴那里获得更多数据，并在过去几年中继续推广这一点，它确实开

首页 软件 文章 2024 年 8 月 16 日 Starship Technologies 开发的一批送货机器人。 （图片来源：www.starship.xyz） 从食品包装到准备和交付，再到餐厅服务，机器人正在帮助食品行业解决劳动力短缺问题。通过接管重复性任务，机器人可以提高产量和产量，同时提高安全性。 机器人何时在食品行业首次亮相？它们的未来是什么？参加这个测验来找出答案。 主题： 自动化运动控制机器人传感器软件 头条新闻 博客：能源 超越锂：钙离子储能的兴起 博客：制造和原型设计 旨在革新 3D 打印的厨房技术黑客 博客：设计 下一代护盾：锂电

概述 2024 年 8 月关于无人机和系统的特别报告全面概述了无人机技术的最新进展和应用，特别是在军事和民用领域。该报告分为几个关键特征和技术简介，重点介绍了无人机系统 (UAS) 不断发展的前景。 主要专题之一讨论了反无人机系统（CUAS）在现代战争中日益增长的重要性。随着地缘政治冲突升级，例如乌克兰和俄罗斯之间持续的战争，对有效 CUAS 技术的需求激增。这些系统旨在检测、干扰、解除和击败空中威胁，反映了无人机在当代军事行动中发挥的关键作用。 另一个重要亮点是美国国防部新的“复制器”计划，旨在部署数千个低成本自主系统。这一举措是通过使用无人机群来增强军事能力的更广泛战略的一部分，无人

概述 2024 年 8 月测试与测量特别报告全面概述了各个技术领域的最新进展和研究，重点关注增强实际应用中测试能力和性能的创新。 本报告的主要特点之一是探索用于测试空间应用的太阳模拟器技术。这项技术对于评估太阳能电池在太空环境中的性能至关重要，太空环境的条件与地球上的条件有很大不同。报告强调了准确的测试方法对于确保太阳能发电系统在太空任务中的可靠性和效率的重要性。 涵盖的另一个重要主题是人工智能 (AI) 在预测性维护和电动汽车 (EV) 性能改进中的作用。该报告讨论了人工智能如何通过分析数据和预测潜在问题出现来优化维护计划并提高电动汽车的性能。将人工智能融入测试流程有望彻底改变行业维护

运动设计内幕 交通车辆穿过 34 个十字路口之一，这些十字路口是密歇根州伯明翰互联车辆数据研究的一部分。 （图片来源：密歇根工程学院 Jeremy Little） 社区可以降低成本并减少车辆排放——所有这些都是为了缩短您的行程。 密歇根大学的研究人员可以利用道路上仅 6% 的车辆的 GPS 数据来重新校准交通信号，以显着减少十字路口的拥堵和延误。 在密歇根州伯明翰进行的一项为期 18 个月的试点研究中，该团队使用通用汽车提供的联网车辆数据洞察来测试其系统，结果使信号交叉口的停车次数减少了 20% 至 30%。 这是世界上第一个大规模、基于云的交通信号重新定时系统，它为社区提供了以降低成

运动设计内幕 当人类和机器人一起工作时，注意力不集中总有可能导致问题。 （图片来源：坦帕特拉/iStock） 一种新算法可以让机器人更加意识到人类的注意力不集中，从而使机器人变得更安全。 在人类和机器人一起工作的包装和装配线的计算机模拟中，与现有方法相比，为解决人类疏忽而开发的算法将安全性提高了最多 80%，效率最多提高了约 38%。 华盛顿州立大学机械与材料工程学院助理教授迈赫迪·侯赛因扎德 (Mehdi Hosseinzadeh) 表示：“由于粗心大意，每天都会发生大量事故，不幸的是，其中大多数是人为错误造成的。” “机器人按照计划行事并遵守规则，但人类往往不遵守规则。这是最困难和最

图 1. 使用窗口 SJI 图像的界面区域成像光谱仪 (IRIS) 浏览器可视化。 （图片来源：Alluxa） 光学传感器和成像技术的进步越来越快地融入到人类如何互动、了解自己和探索周围世界的方式中。光学设备的研究范围很广泛，它们支持诸如植入式透皮生物MEMS设备等技术，或者作为近空和深空仪器部署的太空飞行测量仪。超窄带通 (UNBP) 薄膜滤光片是现代光学设备功能的核心，能够区分宽光谱内的亚纳米波段。这些滤光片最初是用于电信行业的 NIR DWDM 滤光片，现在对于从在深紫外和中红外波段之间运行的成像和传感设备中提取有意义的信号至关重要。 Alluxa 开发的 SIRRUS™ 等新型沉积

光学，华盛顿特区 研究人员使用喷墨打印技术创建了多光谱版本的光场相机，该相机适合手掌大小。 3D 相机可用于自动驾驶、回收材料分类和遥感等应用。 （图片：马克西米利安·沙姆巴赫，卡尔斯鲁厄理工学院） 研究人员使用喷墨打印来创建紧凑型多光谱版本的光场相机。该相机适合手掌大小，可用于许多应用，包括自动驾驶、回收材料分类和遥感。 3D 光谱信息可用于对物体和材料进行分类；然而，从场景中捕获 3D 空间和光谱信息通常需要多个设备或耗时的扫描过程。这款新型光场相机通过在单个快照中同时获取 3D 信息和光谱数据来解决这一挑战。 德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究小组负责人 Uli Lemmer 表示：“据

马里兰大学帕克分校，马里兰州 描述新型 AMI-EV 摄像头系统的图表。 （图片：UMIACS 计算机视觉实验室提供） 由马里兰大学计算机科学家领导的团队发明了一种摄像头机制，可以改善机器人观察周围世界和做出反应的方式。受人眼工作原理的启发，他们的创新摄像系统模仿了眼睛的微小不自主运动，以随着时间的推移保持清晰稳定的视力。该团队对相机的原型设计和测试——称为人工微跳动增强事件相机（AMI-EV）——在《科学机器人》杂志上发表的一篇论文中有详细介绍。 2024 年 5 月。 “事件相机是一种相对较新的技术，比传统相机更擅长跟踪移动物体，但当涉及大量运动时，当今的事件相机很难捕捉清晰、不模糊的

随着对更高分辨率图像传感器的需求增加，像素间距已经减小，以在相同的传感器尺寸内容纳更多的像素。为了以相同的帧速率读取，必须同时读取多行。这需要每个像素间距有多个模拟数据转换器 (ADC)。因此，ADC 间距进一步减小，需要更紧凑的布局。寄生耦合的可能性增加，表现为电串扰。在单斜率 ADC 架构中，ADC 具有一些共享的公共网络，包括电源、接地、偏置和斜坡。大量 ADC 同时进行转换可能会导致这些共享网络出现反冲。这可能会导致非理想性，其中之一就是非线性。 图 1. 列并行读出架构。 （图片来源：Forza Silicon） 除了传统的非线性源之外，由于 ADC 的阵列尺寸更大且更密集，阵列级