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仿生柔性折叠关节驱动器设计及动态特性研究

仿生柔性折叠关节驱动器设计及动态特性研究

作者：苏礼荣杭州电子科技大学

学位级别：硕士

目前,国内外已有的软体机器人普遍存在工作范围小、输出力不足、制造流程繁琐等缺点,且软体机器人在设计时普遍采用较为规则的形状,对于不规则形状软体机器人的设计及其动态特性的研究相对较少。本文将蜘蛛关节的运动方式和驱动原理作... 详细信息

目前,国内外已有的软体机器人普遍存在工作范围小、输出力不足、制造流程繁琐等缺点,且软体机器人在设计时普遍采用较为规则的形状,对于不规则形状软体机器人的设计及其动态特性的研究相对较少。本文将蜘蛛关节的运动方式和驱动原理作为灵感来源,结合多种柔性驱动器的优点,设计并制造了一种新型的柔性折叠关节驱动器,探索了其动态特性,验证了所设计的驱动器具备驱动气压小及输出力矩大的优势。本文的主要工作包括:（1）设计了一种模仿蜘蛛关节的柔性折叠关节驱动器,采用正交实验法与有限元仿真相结合的方式完成了驱动器不同尺寸对驱动器性能的影响实验,得到了驱动器最优尺寸。并详细介绍了驱动器的材料选取和制造方法。（2）结合弹性力学中应力应变状态理论等相关知识,将驱动器的驱动面及间隙侧壁进行数学建模,得到了驱动器关于气压-转角之间的方程;进一步将数学模型与仿真结果进行对比,验证了所建立的数学模型的准确性。（3）完成了驱动器的气压-转角实验,驱动器在5k Pa下达到最大转动角度44°,并完成了驱动器气压-转角-力矩实验,所得的实验结果与数学模型及仿真有着高度重合性,拟合优度在0.99以上。在此基础上,将所设计的驱动器与国内外现有的柔性驱动器进行对比,所设计的驱动器转角密度为8800°/MPa,力密度为0.01652 N/（mm·MPa）,远远大于国内外其他驱动器的转角密度及力密度,表明了所设计的驱动器的优势所在。（4）完成驱动器转角-输出力迟滞实验。详细介绍了不同迟滞模型的特点及优劣,将经典PI模型加以改进,构建了驱动器的迟滞模型,并通过7.5k Pa、12.5k Pa及17.5k Pa的恒定气压下的实验结果验证了迟滞模型的准确性,与经典PI模型相比,改进PI模型的各项评估结果都优于经典PI模型。（5）基于柔性折叠关节驱动器设计并制造了一款三爪机械手,通过对不同体积和不同重量物体的抓取,在12.7k Pa成功无损抓取了1483g的柚子,进一步测试了单个驱动器在重物提升方面的性能,在20k Pa下的恒定气压下最大负载能力在950g左右,验证了所设计的驱动器具备一定的应用场景。

关键词：仿生柔性折叠关节力学模型动态特性迟滞

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《电子档案证据效力维护规范》解读

中国档案 2024年第2期 40-41页

作者：余亚荣张照余苏州城市学院苏州大学

2023年5月29日,国家档案局批准发布了《电子档案证据效力维护规范》(以下简称《规范》,DA/T 97—2023),并于2023年12月1日起正式实施。特别说明的是,实务部门在维护电子档案证据效力时,首先应遵守法律法规和国家主管部门指导意见,《规... 详细信息

2023年5月29日,国家档案局批准发布了《电子档案证据效力维护规范》(以下简称《规范》,DA/T 97—2023),并于2023年12月1日起正式实施。特别说明的是,实务部门在维护电子档案证据效力时,首先应遵守法律法规和国家主管部门指导意见,《规范》作为非强制性标准,规定了各级各类档案馆(室)在电子文件归档与移交、电子档案存储与保管、格式转换、提供利用等过程中维护电子档案证据效力的一般要求与方法,适用于档案馆(室)电子档案证据效力维护的规范化运作。

关键词：证据效力电子档案国家档案局电子文件归档档案存储国家主管部门格式转换《规范》

超高分子量聚乙烯和钛酸钡等离子体表面改性力学性能及电学特性的实验研究

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超高分子量聚乙烯和钛酸钡等离子体表面改性力学性能及电学特性的...

作者：余大荣南昌大学

学位级别：硕士

超高分子量聚乙烯作为一种聚合物材料,被广泛应用于防弹衣,装甲等领域。然而因其表面互锁不足,其材料本身抗冲击性能无法发挥。其较低的表面活性也阻碍了复合纤维的合成。钛酸钡作为一种电介质材料,被广泛应用于传感检测领域,因此需要... 详细信息

超高分子量聚乙烯作为一种聚合物材料,被广泛应用于防弹衣,装甲等领域。然而因其表面互锁不足,其材料本身抗冲击性能无法发挥。其较低的表面活性也阻碍了复合纤维的合成。钛酸钡作为一种电介质材料,被广泛应用于传感检测领域,因此需要更敏锐的力-电耦合效应。而通过表面效应提升其电学特性的研究甚少。近十年来,等离子体表面改性材料因其在科学研究与工业制备中的巨大价值而获得了大量关注。等离子体表面改性材料在提升其表面活性的同时可获得功能化提升,其低成本,高效率且节能环保的特点令其具有光明的应用市场。因此,选择以上两种材料进行介质阻挡放电等离子体表面改性以提升其所需性能。本文的研究意义在于通过介质阻挡放电等离子体表面改性针对超高分子量聚乙烯以及钛酸钡的实际应用需求进行性能强化,此外由于单独研究一种材料并不能对等离子体表面改性材料的机制与性能趋势进行系统评估。因此,本文的研究意义还在于对二者的改性结果进行对比分析,总结归纳等离子体改性的具体机制,为了今后功能性材料的设计拓宽道路。本文研究内容由两部分组成。在第一部分中,通过空气等离子体处理协同纳米氧化锌镀层的表面改性方法,克服了因超高分子量聚乙烯纤维表面活性低,表面机械互锁不足导致的抗冲击性能受限问题。通过对五组超高分子量聚乙烯纤维分别进行不同时间的等离子体预处理后(0,30,60,90以及120秒),使用水热法制备纳米氧化锌镀层复合纤维。通过SEM,水接触角以及XPS测试发现等离子体表面处理能有效提升纤维表面比表面积,结晶度以及活性基团含量进而提升复合纤维性能,而过度处理则会因过度氧化令活性官能团含量下降。90秒时活性基团占比43.66%,最有利于纳米氧化锌镀层附着。对五组复合纤维试样进行SEM,XRD,热重,拉伸以及冲击试验,发现90秒等离子体预处理的复合纤维的失效形式由原先的穿孔失效变为不可逆形变失效,最大冲击载荷提升约177%。在第二部分中,通过空气等离子体处理钛酸钡陶瓷片进而提升其挠曲电性能。通过固相烧结法制备了六组钛酸钡陶瓷片对其分别进行不同时间的空气等离子体处理(0,1,2,3,4,5分钟),并通过SEM分析其表面形貌,通过EDS与XPS分析其成分变化,通过XRD与拉曼光谱分析其晶体结构变化,最后测量分析介质阻挡放电等离子体对其导电性,介电特性与挠曲电效应的改变。通过测试发现经2-3分钟的表面改性可为陶瓷表面引入酥松多孔的表面结构与大量羟基官能团,而过度处理则会令材料表面发生重结晶现象,降低活性基团并产生裂纹。经2分钟改性后钛酸钡陶瓷片因产生极性基团导致其取向极化效应增强,进而拥有更高的导电性与介电响应,其挠曲电系数提升约580%。对比二者的性能变化与形貌,成分变化可对其改性机制进行总结。等离子体的改性机制主要为:高压电弧脉冲激发空气介质中的分子生成正负电荷相等的离子以及离子团,这些离子在高能电子的参与下与材料发生物理化学反应生成活性基团,这些活性基团对材料性能存在直接或间接的提升。对于超高分子量聚乙烯而言,其碳链在受到等离子体改性后生成羟基,羟基进一步氧化形成羧基。这些极性基团为纳米氧化锌的附着提供形核位点,因此活性基团控制镀层形貌进而控制其抗冲击性能。而过度处理会令活性官能团发生过度氧化,不利于镀层的附着因此抗冲击性能与处理时间呈先上升后下降趋势。与超高分子量聚乙烯纤维相同的是,钛酸钡陶瓷也因羧基而大大加强其取向极化能力,进而获得更优异的挠曲电效应。但钛酸钡并非聚合物的碳链结构,因此并不会发生过度氧化。其性能下降的原因是过度处理发生的重结晶现象。等离子体改性后的复合纤维作为防弹衣的主要原料拥有更好的抗冲击性能,改性后的钛酸钡陶瓷片作为微力学传感器件拥有更敏感的力-电耦合性能。重点对等离子体处理聚合物与陶瓷材料的行为与结果进行对比分析,总结归纳了等离子体处理材料的具体机制。本文研究内容除了对二者应用背景方面进行性能提升外,在生物-聚合物表面,聚合物-金属结合等复合材料研究领域具有潜在应用。例如通过等离子体促进聚合物-金属结合起到汽车,飞机轻量化等目的;通过等离子体改性陶瓷表面进而促进人体在人工骨骼关节与牙齿上的组织生长等。

关键词：介质阻挡放电等离子体超高分子量聚乙烯抗冲击性钛酸钡挠曲电效应

粮食产业链风险治理对饲料产业的关联影响和应对策略

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饲料工业 2024年第14期45卷 120-124页

作者：余沪荣潘启龙北京开放大学北京100081 贵州师范学院贵州贵阳550018

我国目前正在积极进行粮食产业链的风险治理,饲料原料用粮安全和可靠构成粮食安全的重要内涵。粮食产业链风险治理在加工、储运、贸易和消费等环节和饲料产业具有紧密联系,并对饲料产业提出了减少饲料粮占用耕地、降低对外依存度、实施... 详细信息

我国目前正在积极进行粮食产业链的风险治理,饲料原料用粮安全和可靠构成粮食安全的重要内涵。粮食产业链风险治理在加工、储运、贸易和消费等环节和饲料产业具有紧密联系,并对饲料产业提出了减少饲料粮占用耕地、降低对外依存度、实施饲料用粮减量替代等要求,必须强化饲料产业风险意识,扩展饲料产业原料来源,建立多元供应链条。

关键词：粮食产业链风险治理饲料产业关联影响应对策略

基于光功率放大离轴腔增强光谱技术的甲烷碳同位素测量

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光学学报 2024年第5期44卷 271-280页

作者：余润磬夏滑孙鹏帅庞涛吴边张志荣中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037

使用中心波长为1658.7 nm的可调谐半导体分布反馈式(DFB)激光器,基于离轴积分腔光谱(OA-ICOS)技术,对激光器调谐范围内的甲烷稳定碳同位素分子13CH4和12CH4的光谱进行同时测量。选取光纤耦合助推光放大器(BOA)实现激光器输出光功率的有... 详细信息

使用中心波长为1658.7 nm的可调谐半导体分布反馈式(DFB)激光器,基于离轴积分腔光谱(OA-ICOS)技术,对激光器调谐范围内的甲烷稳定碳同位素分子13CH4和12CH4的光谱进行同时测量。选取光纤耦合助推光放大器(BOA)实现激光器输出光功率的有效放大,在保证积分腔的模式噪声不变的情况下,提高了探测器的可探测光功率,显著增加了有效光程长度,进一步提高了测量结果的信噪比。最后,通过对体积分数为500×10^(-6)的CH4标准气体进行长时间测量,当平均时间达到663 s时,同位素δ(13C)的探测极限达到0.56‰。该技术可为大气环境下甲烷中碳稳定同位素的测量提供参考。

关键词：光谱学光功率放大器离轴积分腔输出光谱技术甲烷碳同位素

基于分子对接探究干姜有效化学成分对溃疡性结肠炎大鼠TLR4/NF-κB信号通路的作用机制

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中国老年学杂志 2024年第15期 3673-3679页

作者：余绪超谢昌营邓思洋肖慧荣葛巍江西中医药大学附属医院肛肠科江西中医药大学研究生院

目的基于分子对接探究干姜有效化学成分对溃疡性结肠炎(UC)大鼠Toll样受体(TLR)4/核因子(NF)-κB信号通路的作用机制。方法将50只SPF级SD雌性大鼠随机分为对照组、模型组、干姜低、中、高剂量组，每组10只。除对照组外所有大鼠构建UC... 详细信息

目的基于分子对接探究干姜有效化学成分对溃疡性结肠炎(UC)大鼠Toll样受体(TLR)4/核因子(NF)-κB信号通路的作用机制。方法将50只SPF级SD雌性大鼠随机分为对照组、模型组、干姜低、中、高剂量组，每组10只。除对照组外所有大鼠构建UC模型，造模后干姜低、中、高剂量组分别给予不同剂量的干姜提取液灌胃(6.06、3.03、1.51 g/kg),对照组及模型组均给予生理盐水溶液灌胃。给药结束后，进行疾病活动指数(DAI)和结肠黏膜损伤指数(CMDI)评分；苏木素-伊红(HE)染色观察结肠形态学变化；采用酶联免疫法检测血清肿瘤坏死因子(TNF)-α,白细胞介素(IL)-1β水平；Western印迹检测结肠上皮组织TLR4、NF-κB蛋白表达；对干姜中所含活性成分收集与筛选，并进行分子对接。结果与对照组相比，模型组及干姜低、中、高剂量组DAI和CMDI评分均明显升高(P<0.05);与模型组相比，干姜低、中、高剂量组DAI和CMDI评分均明显降低(P<0.05)。与对照组相比，模型组结肠黏膜病变有着不同程度的严重情况，黏膜上皮细胞脱落坏死，大量杯状细胞丢失，浸润大量炎性细胞。与模型组相比，干姜低、中、高剂量组结肠黏膜病变均不同程度减轻。与对照组相比，模型组及干姜低、中、高剂量组IL-6、IL-1β表达水平明显升高，IL-10表达水平明显降低(P<0.05);与模型组相比，干姜低、中、高剂量组IL-6、IL-1β表达水平均明显降低，IL-10表达水平明显升高(P<0.05)。与对照组相比，模型组及干姜低、中、高剂量组结肠上皮组织TLR4、NF-κB蛋白表达均明显升高(P<0.05);与模型组相比，干姜低、中、高剂量组结肠上皮组织TLR4、NF-κB蛋白表达均明显降低(P<0.05)。干姜与TLR4靶点对接的结合能为-4.12 kCal/mol,与NF-κB靶点对接的结合能为-5.08 kCal/mol。结论干姜通过抑制TLR4/NF-κB信号传导通路能有效改善UC模型大鼠结肠组织的病理损伤，降低DAI和CMDI评分，降低TLR4、NF-κB蛋白表达。

关键词：分子对接干姜有效化学成分溃疡性结肠炎 Toll样受体(TLR)4/核因子(NF)-κB信号通路

基于MiSeq高通量测序技术机制与脚踩高温大曲真菌菌群的对比分析

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食品与发酵工业 2024年

作者：葛东颖蔡文超余培荣陈炜单春会王玉荣郭壮湖北文理学院酿酒技术产业学院湖北文理学院湖北省食品配料工程技术研究中心石河子大学食品学院新疆五五酒业有限公司

该研究以机制和脚踩高温大曲为研究对象，采用高通量测序技术对其蕴含的真菌菌群进行了对比分析。通过α多样性分析可知，与脚踩曲相比，机制曲所蕴含真菌菌群的丰富度和多样性均非常显著偏低（P<0.01）；通过置换多因素方差分析可知，... 详细信息

该研究以机制和脚踩高温大曲为研究对象，采用高通量测序技术对其蕴含的真菌菌群进行了对比分析。通过α多样性分析可知，与脚踩曲相比，机制曲所蕴含真菌菌群的丰富度和多样性均非常显著偏低（P<0.01）；通过置换多因素方差分析可知，两类高温大曲样品真菌菌群的构成均存在非常显著差异（P<0.01）；通过对真菌菌群进行解析可知，机制曲中酵母共生菌属（Symbiotaphrina）、干霉菌属（Xeromyces）和丝衣霉属（Byssochlamys）的含量显著偏高（P<0.05），它们在机制曲中相对含量分别为9.51%、3.52%和0.90%，在脚踩曲中相对含量分别为0.02%、0.02%和0.00%；而脚踩曲中罗森氏菌属（Rasamsonia）和嗜热子囊菌属（Thermoascus）的含量显著偏高（P<0.05），它们在机制曲中相对含量分别为0.01%和5.67%，在脚踩曲中相对含量分别为1.47%和27.82%；通过操作分类单元（operational taxonomic units，OTU）分析可知，有1 569和3 727个OTU分别只在机制曲或脚踩曲真菌菌群中存在，分别仅占总序列数的0.86%和1.58%，而有8 305个OTU同时存在于两类高温大曲的若干个样品中，占总序列数的97.56%。通过共现网络分析可知，机制曲和脚踩曲共现网络的平均度分别为4.034和2.718。由此可见，机制曲和脚踩曲中真菌的菌群结构和菌属间的作用关系均存在差异，但菌群的差异主要体现在含量较低的物种上，同时较之脚踩曲，机制曲中真菌属间的稳定性更高。

关键词：机制曲脚踩曲真菌菌群 Illumina MiSeq高通量测序

基于电子舌和电子眼信息融合的贝母品种快速辨识方法

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食品工业科技 2024年第18期45卷 9-18页

作者：马景余孙涛王彦荣李鑫曾婉晴王志强山东理工大学计算机科学与技术学院山东淄博255049

贝母是一种应用广泛的中药材,其来源复杂,品种繁多,不同品种之间具有相似的外形特征,传统方法难以分辨。为实现贝母品种的快速、客观鉴别,本文提出了一种基于电子舌和电子眼结合深度学习模型的贝母品种快速辨识方法。分别使用电子舌、... 详细信息

贝母是一种应用广泛的中药材,其来源复杂,品种繁多,不同品种之间具有相似的外形特征,传统方法难以分辨。为实现贝母品种的快速、客观鉴别,本文提出了一种基于电子舌和电子眼结合深度学习模型的贝母品种快速辨识方法。分别使用电子舌、电子眼采集不同品种贝母的味觉指纹信息以及视觉图像信息。针对电子舌采集信号,采用基于因果注意力机制改进的Transformer编码器提取信号中的时间序列特征,提高对局部特征的提取能力。针对电子眼采集图像,采用基于坐标注意力机制改进的ShuffleNetV2网络提取图像不同区域的形态特征并抑制其背景噪声。提出一种特征加权融合分类模块,对电子舌和电子眼提取的特征信息进行自适应加权融合,并实现对融合特征的分类识别。结果表明,基于信息融合方法相较于单独采用电子舌和电子眼具有更好的分类效果,其测试准确率达到了98.4%。本研究为贝母品种的快速鉴别提供了一种新方法,并可为其它中药材的品种分类和溯源分析提供研究思路。

关键词：电子舌电子眼 ShuffleNetV2 Transformer 注意力机制贝母

湿地公园苔藓植物群落特征及其与环境因子的关系——以贵阳市为例

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热带亚热带植物学报 2024年第5期32卷 589-600页

作者：段礼鑫王秀荣廖芳谢木妍贵州大学林学院贵阳550025

苔藓植物作为湿地公园的植物组成成分之一,开展其群落构建的研究,可为湿地生态系统管理和生物多样性维持机制提供重要理论依据。贵阳湿地和苔藓植物资源丰富,以贵阳市3个典型湿地公园为对象,研究苔藓植物的物种分布特征和环境因子,采用... 详细信息

苔藓植物作为湿地公园的植物组成成分之一,开展其群落构建的研究,可为湿地生态系统管理和生物多样性维持机制提供重要理论依据。贵阳湿地和苔藓植物资源丰富,以贵阳市3个典型湿地公园为对象,研究苔藓植物的物种分布特征和环境因子,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法对苔藓植物群丛进行数量分类和排序。结果表明,贵阳市3个典型湿地公园有苔藓植物17科28属66种,其中,丛藓科(Pottiaceae)、灰藓科(Hypnaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)为优势科;3个湿地公园苔藓植物β多样性差异较小,物种相似度高,丰富度低。苔藓植物分布的生境类型主要为石生与树生;生活型以交织型和丛集型为主。苔藓植物群丛类型可以分为13类,均有各自的特征,其物种组成和群落特征能较好的反映群丛类型与环境之间的关系,3个湿地公园的生境具有相似性。CCA分析结果表明,影响湿地公园中苔藓植物群丛分布的首要环境因子是海拔,其次是空气湿度,再次是郁闭度,光照也有一定影响。

关键词：湿地公园苔藓植物群落特征环境因子

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