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基于振动和磁力式重力场的多点力触觉再现系统

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东南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：陆熊雷雄文章传龙吴云龙宋爱国南京航空航天大学自动化学院东南大学仪器科学与工程学院

力触觉再现技术能够有效提高人机交互的质量，拓宽人机交互的应用领域。针对现有力触觉再现往往仅提供单一力觉或触觉再现的局限性，以及面向人手灵巧操作的交互需求，本文提出了一种基于振动触觉和磁力式重力场的多点力触觉再现系统。... 详细信息

力触觉再现技术能够有效提高人机交互的质量，拓宽人机交互的应用领域。针对现有力触觉再现往往仅提供单一力觉或触觉再现的局限性，以及面向人手灵巧操作的交互需求，本文提出了一种基于振动触觉和磁力式重力场的多点力触觉再现系统。该系统由基于振子的触觉再现模块、电磁铁阵列重力场再现模块、人手位置检测模块、穿戴于操作者大拇指、食指、中指的3个指尖振动和重力感知模块组成。基于Ansys有限元分析和实验验证，确定了以3×3的电磁铁阵列为基本单元的反向电流激励模式，进一步提出三维位置自适应的重力场激励算法，实现了7cm×7cm×20cm范围内的振动触觉反馈和重力场感知。开展了6人参与的多模式物品抓取和放置实验。相对无力触觉反馈模式，提供振动和重力场力触觉反馈时的平均任务用时减少了44%，验证了本文设计的多点力触觉再现系统的有效性。

关键词：多点力触觉再现振动触觉磁力式重力场物品抓取和放置有限元仿真

窄线宽可调谐腔内倍频翠绿宝石紫外连续激光器

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中国激光 2025年

作者：田丰范元媛游正英王倩亓岩颜博霞周密韩哲中国科学院微电子研究所光电技术研发中心中国科学院大学

窄线宽激光在相干光通信、光学精密测量、激光雷达等领域中具有重要的应用价值。为实现紫外波段窄线宽激光输出，报道了一台638nm半导体激光泵浦的光谱线宽窄、波长可调谐的翠绿宝石腔内倍频紫外连续波激光器。首先，我们分别对以布儒... 详细信息

窄线宽激光在相干光通信、光学精密测量、激光雷达等领域中具有重要的应用价值。为实现紫外波段窄线宽激光输出，报道了一台638nm半导体激光泵浦的光谱线宽窄、波长可调谐的翠绿宝石腔内倍频紫外连续波激光器。首先，我们分别对以布儒斯特角和0°角插入谐振腔的双折射滤光片(Birefringence Filter,BRF)对光谱的控制作用进行相应的理论仿真，得到不同情形下的透射特性从而为实验选择最佳方案，并且分析腔内倍频的可行性。然后，搭建V型折叠腔翠绿宝石激光器，在腔内插入BRF和倍频晶体并对其进行精细调节，对BRF的波长调谐和窄带滤波作用进行实验验证。最终，在使用LBO作为倍频晶体时得到371.60nm～386.76nm波长可调，峰值379.45nm处功率1.53W、线宽7.6pm的紫外连续激光输出；在使用BBO作为倍频晶体时得到370.95nm～386.88nm可调，峰值381.29nm处最高功率1.98W、线宽8.5pm的紫外连续激光输出。

关键词：双折射滤光片翠绿宝石晶体紫外连续激光腔内倍频波长调谐线宽压窄

基于KP-DDPG的矿山运载机器人路径规划实验平台设计

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实验技术与管理 2025年

作者：杨健健程琪章腾黄先诚韩子毅中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院中国矿业大学(北京)内蒙古研究院

针对深度确定性策略梯度（DDPG）在路径规划中的不足，提出一种融合运动学分析和经验回放机制的深度确定性策略梯度（KP-DDPG）算法，在对移动的机器人运动学建模和分析的基础上，在DDPG奖励函数中增加了方位角奖励因子和转弯惩罚因子... 详细信息

针对深度确定性策略梯度（DDPG）在路径规划中的不足，提出一种融合运动学分析和经验回放机制的深度确定性策略梯度（KP-DDPG）算法，在对移动的机器人运动学建模和分析的基础上，在DDPG奖励函数中增加了方位角奖励因子和转弯惩罚因子，同时改变了随机采样经验池策略，建立积极经验重放缓冲区，优先采样时序差分误差大的样本进行训练。在仿真平台上比较了传统路径规划算法与所提算法的性能，结果表明KP-DDPG算法可以有效地克服DDPG方法训练周期长、路径规划技术差等缺点。同时设计了基于数字孪生的矿山无人运输仿真系统，在数字孪生仿真平台上验证了规划路径转角的合理性。

关键词：路径规划强化学习 KP-DDPG 数字孪生仿真平台

基于YOLOv5改进模型的金属表面缺陷检测实验研究

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实验技术与管理 2025年

作者：赵辉陈志峰章佳伟李骁凡魏震杨广州大学物理与材料科学学院广东天视智能科技有限公司

金属零部件的表面缺陷检测是汽车等产品生产过程中的重要环节，以往采用人工检视或传统光学筛选方法，该方法难以满足现代工业生产的高效性和准确性要求。本研究源于校企协同育人的创新课题，从企业提出的实际问题出发，选取汽车喷油管... 详细信息

金属零部件的表面缺陷检测是汽车等产品生产过程中的重要环节，以往采用人工检视或传统光学筛选方法，该方法难以满足现代工业生产的高效性和准确性要求。本研究源于校企协同育人的创新课题，从企业提出的实际问题出发，选取汽车喷油管表面缺陷作为研究案例。为了提高对弱小缺陷的检测准确率和速度，提出了一种基于YOLOv5轻量化模型的改进结构：YOLOv5n-STSL。该模型通过改进原模型中的卷积模块C3为C2f模块，保证轻量化的同时获取了更丰富的梯度信息流；通过往浅层特征图移动检测分支，增加不同层次的特征融合，提高了弱小目标的特征提取和检测能力；同时改进锚框anchors的计算评估策略，确保锚框与真实缺陷的边界框有更高的匹配精度，从而提高定位和分类的准确性。实验表明，缺陷检测精度达到97.8%，相对于原基础模型YOLOv5n，检测精度提高了5%，最后将模型部署到嵌入式设备Jeston Nano，采用TensorRT推理引擎加速推理实验，帧速可达21帧，更好地满足了金属表面缺陷自动检测实时性的应用需求。

关键词：缺陷检测模型改进 YOLOv5n-STSL anchors 设备部署

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低轨质量矩航天器姿态动力学与气动补偿控制

系统工程与电子技术 2025年

作者：陆正亮李镓彤胡远东廖文和南京理工大学机械工程学院

针对气动偏心力矩严重干扰超低轨卫星姿态控制性能的问题，提出一种基于质量矩技术的微纳卫星气动干扰力矩自适应动态补偿控制方法，实现对气动偏心力矩的精确观测与快速补偿。针对基于滚珠丝杠副的质量矩驱动方式，考虑机构传动摩擦，... 详细信息

针对气动偏心力矩严重干扰超低轨卫星姿态控制性能的问题，提出一种基于质量矩技术的微纳卫星气动干扰力矩自适应动态补偿控制方法，实现对气动偏心力矩的精确观测与快速补偿。针对基于滚珠丝杠副的质量矩驱动方式，考虑机构传动摩擦，建立质量矩卫星转动、平动和执行机构平动的完整动力学模型，明确各项参数对扰动力矩的影响。针对气动环境不确定和卫星质心未知问题，设计基于神经网络(Radial basis function，RBF)干扰观测器、滑模控制器与积分分离式比例积分微分(Proportional integral derivation，PID)控制器的自适应动态补偿方案。仿真结果表明，该补偿控制方法能精确估计并补偿气动力矩干扰，有效消除质量矩机构摩擦力影响，验证了气动补偿控制方法的有效性。

关键词：超低轨卫星姿态控制气动力矩摩擦特性滑模控制

典型人工景观池塘水体甲烷释放特征及其对富营养化的响应

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湖泊科学 2025年第1期37卷 122-131,I0003-I0010页

作者：赖世平刘佳肖尚斌陈敏张博文孟江槐李元正三峡大学水利与环境学院宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心宜昌443002 三峡水库生态系统湖北省野外科学观测研究站宜昌443002 三峡大学水利工程博士后科研流动站宜昌443002

富营养化水体的碳通量过程是全球水域生态系统中的前沿和热点问题。本研究以三峡大学校园内景观池塘(莲心湖)为研究对象,开展为期一年的水气界面CH_(4)通量监测,并在此基础上进一步探讨水体富营养化水平对CH_(4)释放的影响。结果表明,... 详细信息

富营养化水体的碳通量过程是全球水域生态系统中的前沿和热点问题。本研究以三峡大学校园内景观池塘(莲心湖)为研究对象,开展为期一年的水气界面CH_(4)通量监测,并在此基础上进一步探讨水体富营养化水平对CH_(4)释放的影响。结果表明,莲心湖水气界面CH_(4)平均排放通量为5.06 mg/(m^(2)·h),整体表现为CH_(4)的源,且以冒泡释放为主导(占比为88.56%)。CH_(4)排放通量呈现时间异质性,表现为夏季(8.70 mg/(m^(2)·h))>冬季(4.80 mg/(m^(2)·h))>春季(3.88 mg/(m^(2)·h))>秋季(2.87 mg/(m^(2)·h)),白天(0.11 mg/(m^(2)·h))略高于夜晚(0.09 mg/(m^(2)·h))。CH_(4)排放通量在各个季节及昼夜的差异与温度、风速和叶绿素a等环境因素变化有关。随着水体富营养化水平的提高,CH_(4)排放通量呈现非线性增加的趋势,重度富营养化水体的CH_(4)排放通量是中度富营养化水体的2倍,这表明降低水体富营养化水平可有效减少水体的CH_(4)排放。研究结果可为其他同类型水体的温室气体减排提供参考。

关键词：富营养化甲烷释放池塘冒泡通量叶绿素a

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基于白鲨算法与改进长短期记忆网络的光伏出力预测

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发电技术 2025年

作者：闫朝阳李蓝青徐浩嘉庄锁张振华戎子睿国网江苏省电力有限公司国电南瑞科技股份有限公司

【目的】为了保障光伏接入后电力系统的安全稳定与经济运行，准确预测光伏发电出力具有重要意义。本文提出了一种基于白鲨算法与改进长短期记忆网络的光伏功率预测模型,并采用白鲨优化算法(White Shark Optimization Algorithm, WSO)优... 详细信息

【目的】为了保障光伏接入后电力系统的安全稳定与经济运行，准确预测光伏发电出力具有重要意义。本文提出了一种基于白鲨算法与改进长短期记忆网络的光伏功率预测模型,并采用白鲨优化算法(White Shark Optimization Algorithm, WSO)优化预测模型参数。【方法】为充分考虑影响光伏输出功率的环境变量，本研究首先采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)方法对环境因子序列进行分解，以降低序列的非平稳性。接着，利用核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis, KPCA)方法提取主要影响因素的特征序列，获得最佳的气象特征序列。最后，使用长短期记忆(Long Short-Term Memory Neural Network, LSTM)网络预测多变量特征序列，并使用白鲨优化算法优化长短期记忆网络的参数，以实现对光伏出力的精确预测。【结果】实验结果表明，与传统的光伏功率预测方法相比,该模型显著提高了光伏发电功率的预测精度。【结论】采用白鲨优化算法优化长短期记忆中的隐藏单元数目、最大训练周期、初始学习率，可以有效地提高优化的效率和精度，为高比例光伏接入后系统的稳定运行提供了参考依据。

关键词：光伏出力预测核主成分分析变分模态分解长短期记忆神经网络白鲨优化算法

含海上风电制氢与碳-绿证交易的综合能源调度

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重庆理工大学学报(自然科学) 2025年

作者：赵国廖新宇邹杰丞饶章展鹏任祁源湖北工业大学电气与电子工程学院

海上风电制氢技术是实现碳中和目标的重要途径，也是提升风电利用率的有效措施。为此，提出一种计及海上风电制氢和碳-绿证联合交易的综合能源系统随机优化调度策略。首先，探究了海上风电制氢技术以及输氢、储氢系统的运行机理，构建... 详细信息

海上风电制氢技术是实现碳中和目标的重要途径，也是提升风电利用率的有效措施。为此，提出一种计及海上风电制氢和碳-绿证联合交易的综合能源系统随机优化调度策略。首先，探究了海上风电制氢技术以及输氢、储氢系统的运行机理，构建了海上风电制氢优化模型，并针对氢能的多方面利用，建立了含氢转热电、氢制甲烷、燃气混氢的氢能多环节利用模型。其次，研究了碳交易机制和绿证交易机制的互认机理，发挥绿证背后的碳减排特性。最后，针对海上风电较强的不确定性，综合考虑经济性和低碳性，以系统运行成本最小为优化目标，构建综合能源系统随机优化调度模型。算例分析结果表明，所提模型可有效促进海上风电消纳和提高能源利用率，实现了系统低碳、经济运行。

关键词：海上风电制氢碳-绿证互认交易机制氢能多环节利用随机优化综合能源系统

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木质素基环氧聚合物的构建及其光热转化应用

林业工程学报 2025年

作者：何娟章亚琼黄曹兴黄晨蒋峰汪钟凯安徽农业大学材料与化学学院南京林业大学化学工程学院中国林业科学研究院林产化学工业研究所

为进一步扩展木质素在高分子材料中的应用,本研究将木质素引入植物油基环氧高分子中,制备具有热响应性的生物基环氧复合材料。首先,利用十一烯酰氯和油酸酰氯对木质素羟基官能团进行梯度修饰,采用核磁共振确定了酯化木质素的化学结构,... 详细信息

为进一步扩展木质素在高分子材料中的应用,本研究将木质素引入植物油基环氧高分子中,制备具有热响应性的生物基环氧复合材料。首先,利用十一烯酰氯和油酸酰氯对木质素羟基官能团进行梯度修饰,采用核磁共振确定了酯化木质素的化学结构,通过凝胶色谱确定了酯化木质素的分子量。研究发现:十一烯酰氯和油酰氯以酯键形式修饰在木质素的羟基位置,其中油酰氯的酯化接枝率较高为38.1%,酯化木质素上仍然保留少量羟基和羧基活性官能团。将酯化木质素和植物油环氧聚合物进行溶液共混制备热固性环氧树脂,通过相容性观察分析,发现油酰氯修饰的木质素更适于构建均相的环氧复合材料。通过差示扫描热量仪确定油酰氯修饰型木质素/植物油基环氧树脂的固化温度及时间,采用热重分析仪和动态力学分析仪等对该类复合材料的力学和热力学性能进行了测定与分析。结果表明:酯化木质素中残余的活性官能团可以参与环氧聚合物的固化行为,增强了环氧树脂的力学和热力学性能。通过近红外激光及红外热成像仪对该复合材料的热响应性进行了表征与分析发现,木质素/植物油基环氧聚合物具有良好的热响应性,可在20 s内迅速从环境温度上升至140℃,且在100 s内表现出良好的持续性光热转换效率。

关键词：植物油木质素化学修饰热固性高分子光热响应材料