摘要：支气管曲折复杂的环境对肺部介入手术中柔性机器人末端力感知造成了较大的困难,现有的力传感器难以满足其要求。根据肺部介入手术的需求,为柔性机器人提供精确、实时的末端力反馈,设计了分段式光纤光栅三维力传感器,并对其结构进行了有限元仿真分析与优化,设计了解耦算法,完成传感器内部4根光栅受到三维力时波长变化的解耦,从而实现对横向力与轴向力的检测。设置温补光栅进行温度补偿,设计了补偿策略,降低了温度变化对传感精度的影响。最后,对所设计的光纤光栅力传感器进行了校准与实验验证。实验结果表明:设计的光纤光栅三维力传感器的横向力灵敏度系数分别为431.3 pm/N与517.6 pm/N,轴向力灵敏度系数为153.5 pm/N,均方根误差分别为0.026、0.025、0.041 N。

摘要：现阶段,深度学习已在基于WiFi的人体动作识别领域得到广泛应用且取得显著成果。然而,在利用多输入、多输出(MIMO)系统强大的空间分集特性进行动作识别时,受多径效应影响,获得信道状态信息(CSI)存在对相同动作的特征描述存在差异、不同动作的特征描述存在类似、特征提取不完整和动作分类复杂的问题。为解决上述问题,本文提出一种基于双重注意力机制和多通道、多尺度的时间卷积网络的动作识别方法。首先,根据MIMO系统的空间分集特性,构建多通道信息提取模型,从各个天线接收到的信道中提取出有关动作的特性信息。然后,设计多尺度的统合机制,强化同一动作在不同通道接收数据的表征,通过整合不同尺度的动作特征,增强对动作的表征能力。再次,采用特征图融合注意力机制和特征通道注意力机制对各通道的动作特征进行聚合。注意力机制能有效地找出对最终动作识别有重要贡献的特征,使模型可以更好地进行特征聚焦。与此同时,将时间卷积网络应用于特征处理过程,使不同时间步的动作特征间的长期依赖关系得以维持,增加对复杂和连续动作的识别能力。最终,利用全局平均池化层(GAP)将各通道的特征图与动作分类器进行连接,以便多通道的动作特性能有效聚合在一起,进一步提高动作识别的精度。本文提出的模型在公共数据集7种动作测试中,实现98.72%的平均准确率。同时在自行搭建的实验室、教室和走廊等真实环境下进行测试时,10种不同的动作分别获得97.94%、97.28%和95.66%的识别准确率。实验结果充分证明了本文所提出的基于WiFi的人体动作识别模型在不同环境的有效性和优越性。

摘要：开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过紫外引发水溶液聚合法进行接枝共聚,合成了分子结构不同的Chi-g-CPAM,使用石英晶体微天平(QCM-D)研究了其在SiO2芯片表面的吸附行为和后继原位絮凝高岭土的动力学,分析了絮体结构变化;并采用动力学方程拟合以揭示絮凝机理;最后进行了絮凝剂沉降性能试验.结果表明,长支链可增强絮凝剂对高岭土的架桥网捕作用,加快沉降;接枝率越高则有助于降低上清液浊度.引发剂质量分数为0.10%所合成的Chi-g-CPAM支链相对多而长,在SiO2芯片表面平衡吸附量最大,为(–11.68±0.40)Hz,吸附的第Ⅰ、Ⅱ阶段K值分别为0.1814和0.5054,吸附构象趋于向外伸展,后继所絮凝高岭土量少且絮体结构疏松,架桥、网捕和电中和作用协同使其在沉降试验中表现的沉降速率最大(12.18 m·h–1),上清液浊度最低(13 NTU).支链多而长的Chi-g-CPAM絮凝高岭土的过程复杂,准一级、准二级动力学和Elovich方程对其拟合效果均较好.引发剂质量分数为0.15%和0.05%时,对应所合成支链多而短、支链少而短的Chi-gCPAM在SiO2表面呈扁平的“列车式”吸附构象,架桥和网捕能力低,絮凝沉降性能差.多活性官能团絮凝剂的分子结构影响其在矿物表面的吸附构象,是决定其絮凝性能的关键因素之一.本研究对选矿大分子药剂的分子结构设计具有重要意义.

摘要：针对带忽略工序的批量流混合流水车间调度问题,在考虑批次切换调整时间的情况下,以最小化完工时间和机床负荷平衡为优化目标,建立柔性批量分割和调度集成优化模型,提出一种双层改进PSO-GA混合算法。算法提出批量和机器的双层搜索求解框架,外层进行柔性分批,内层搜索排序及调度方案。针对批量分割、工件批排序、机器分配3个问题,设计基于批量、工序和机器的三段式编码,内层将狼群算法的分级和游走策略引入粒子群算法,设计了一种基于PBX(Position-based Crossover)交叉操作的围攻策略以提高算法的局部搜索及寻优能力。通过仿真实验并与几种启发式算法进行对比及实例验证,说明了调度模型和算法的可行性和优越性。

摘要：高效液相色谱系统作为诸多领域的关键分析手段,提升其分离效率、稳定性和普适性是研究重点。在该技术手段中,流动相的组成和比例、固定相的种类以及色谱柱的尺寸等显著影响分离效果,色谱柱和流动相的温度对分离效果也起到了至关重要的作用。高效液相色谱系统通常采用柱温箱进行温度控制,高精度的温度控制可提升色谱分离性能、缩短分析时间、确保分析结果的重复性。本文创新性地改进了柱温箱的结构,通过融合多种先进温度控制算法,实现了高精度、宽范围(4~90℃)的连续升降温控制,为色谱分析方法发展开辟了新路径。此改进摒弃了复杂的硬件系统,仅通过软件优化即达成了高度稳定的控温效果,控温精度提升至±0.1℃。此外,通过优化保温结构与采用环保隔热材料,也增强了控温精细化能力;对于热源热传导机制的研究,进一步提升了柱温箱的综合性能。结果表明,该改进显著提高了色谱分离的重复性和稳定性,为高效色谱分析方法的发展奠定了坚实基础。

摘要：针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。

摘要：刮板输送机是煤矿井工开采煤炭运输的核心设备,其智能化水平直接影响工作面智能化程度。分析指出目前刮板输送机智能化技术仍存在工况感知数据治理不到位、数据交互及多机协同控制缺乏顶层管控、设备维护与保养不到位、智能化技术应用不足等问题。基于矿鸿操作系统统一系统架构、统一标准与协议等优势,开发了采煤工作面刮板输送机智能控制系统,介绍了系统架构,重点阐述了该系统中刮板输送机工况感知和自适应控制这2项关键技术:以哑铃状态监测和断链故障监测为例,介绍了刮板输送机工况感知技术的实现方法;通过分析刮板输送机驱动电动机电流数据,结合采煤机采高、截深、行走速度、位置等采集数据,得出刮板输送机运煤量计算公式,由此设计了基于负载状态的刮板输送机智能调速控制策略;分析了刮板输送机链条与张力的关系,通过计算链条伸长量并与设定值作比较,控制油缸伸出(缩回)动作,实现链条张紧自动控制。在煤矿现场对基于矿鸿操作系统的刮板输送机智能控制系统进行了工业性试验,结果表明该系统能实时采集刮板输送机运行状态、故障信息、负载等关键参数并进行分析处理,数据精度高,稳定性好,故障诊断准确性高,且实现了刮板输送机与采煤机、液压支架等设备的互联互通、相互协作,数据传输延时仅为5~10 ms。

摘要：几内亚湾海域沿岸频繁遭受海浪袭击,研究南大西洋至几内亚湾海域海浪特征及传播特性对西非港口、航道及海岸工程建设意义重大。对SWAN(Simulating Waves Nearshore)和WWIII(WAVEWATCH III)模型在模拟大尺度大西洋和小尺度几内亚湾海域海浪的行为进行比较,发现WWIII-SWAN双层嵌套模型更适合南大西洋至几内亚湾海域海浪模拟。基于该双层嵌套模型进行2021年7月1日至8月31日自南大西洋至几内亚湾海域的海浪模拟,得到南大西洋典型海浪时刻海浪有效波高分布和峰周期分布。研究表明咆哮西风带高强度海浪沿西南方向传播至包括几内亚湾的西非沿岸,有效波高从10 m以上减少到4 m以内,峰周期自西南向东北方向呈明显分层且逐渐增加。南大西洋至几内亚湾的海浪二维谱能量分布也表明南大西洋海浪自西南向东北传播过程中涌浪占据主导,西非沿岸尤其是几内亚湾大部分时间处于14 s以上长周期涌浪作用中。

摘要：为了实现钢框架结构在地震作用下的集中耗能和震后功能快速恢复,提出了一种带可拆换T型钢连接件的梁柱节点。通过控制T型钢连接件与框架梁的承载力比值,即设计承载力系数,即可实现集中耗能的设计目标,震后仅需更换受损的T型钢连接件即可快速恢复结构功能。设计并制作了4个带T型钢连接件的梁柱节点试件,通过试验和有限元相结合的方法研究了其抗震性能。对典型试件拆换受损的T型钢连接件,并采用可拆换残余转角、滞回性能和组件耗能等指标,从功能恢复效率和功能恢复质量两个方面评估了其震后功能快速恢复性能。研究表明:所有试件均呈现出半刚性节点的特性。采用低屈服点T型钢的试件具有较高的刚度、较好的延性和较大的安全储备,建议在工程中优先采用。除了设计承载力系数较大的试件在试验后期钢梁悬臂段根部出现轻微塑性以外,其余试件的梁柱等非耗能构件均处于弹性状态,且T型钢的耗能比例达到90%以上,为震后功能快速恢复提供了可能。T型钢腹板较薄的RT-2试件具有最大的T型钢可拆换残余转角和梁端可拆换残余转角,采用低屈服点T型钢试件的拆换性能优于普通钢试件。拆换试件与原试件相比,虽然延性系数略有降低,但初始刚度和承载能力几乎没有差别,T型钢连接件仍能发挥集中耗能的作用,试件拆换后功能快速恢复性能良好。

摘要：海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大地降低了作业安全。针对该问题设计一种具有运动补偿能力的三自由度海上廊桥试验台。文章首先建立不规则海浪模型以及海上廊桥的运动学数学模型,基于朗格朗日法建立了该试验台的动力学模型,应用Adams对试验台进行动力学仿真与分析,并搭建试验台进行试验研究,试验结果验证了三自由度稳定廊桥试验台设计合理具有良好的运动补偿效果。