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外骨骼式遥操作主手设计及主从异构映射算法研究

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机器人 2020年第6期42卷 651-660页

作者：李家霖杨洋杨铁赵亮于鹏中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

为了更好地促进机器人适应复杂的遥操作任务,开发了能够精确获取人体上肢运动信息的外骨骼式遥操作主手,并通过异构映射算法,实现对6自由度协作机械臂的遥操作.首先,基于人体仿生结构,设计了可穿戴式8自由度外骨骼主手(臂部7自由度和手... 详细信息

为了更好地促进机器人适应复杂的遥操作任务,开发了能够精确获取人体上肢运动信息的外骨骼式遥操作主手,并通过异构映射算法,实现对6自由度协作机械臂的遥操作.首先,基于人体仿生结构,设计了可穿戴式8自由度外骨骼主手(臂部7自由度和手部1自由度);其次,通过改进的D-H(Denavit-Hartenberg)方法建立遥操作系统的运动学模型,基于Matlab的机器人工具箱进行了工作空间仿真,并设计主从异构映射算法;最后,实验验证外骨骼主手在遥操作系统中的可操作性,以及工作空间异构映射算法的可行性.实验表明,外骨骼主手能够控制从端机械手臂,且保证末端位置和姿态一致,可在大范围工作空间内复现人体上肢精细运动,主从跟随误差达2 m m,工作空间类似于直径1.08 m的半球形.因此,可穿戴式的外骨骼主手使操作者能更加直观地参与到遥操作系统当中,辅助操作者更加高效地完成精细复杂任务.

关键词：遥操作外骨骼机器人学运动学映射主从控制

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基于价值链视角下F公司的成本管理研究

基于价值链视角下F公司的成本管理研究

作者：李家霖武汉工程大学

学位级别：硕士

随着国内经济的快速发展,劳动力成本的上升,环保成本的上升,棉花等原材料成本的价格上涨等均对我国纺织行业带来了一定影响,使得整个东北的纺织行业都陷入了寒冬。在经济大环境的严峻形势下,F公司的经营状况也不容乐观,公司要在市场上... 详细信息

随着国内经济的快速发展,劳动力成本的上升,环保成本的上升,棉花等原材料成本的价格上涨等均对我国纺织行业带来了一定影响,使得整个东北的纺织行业都陷入了寒冬。在经济大环境的严峻形势下,F公司的经营状况也不容乐观,公司要在市场上获得持续的竞争优势,成本管理的运营是核心关键,本文将F公司作为研究对象,希望可以通过成本管理分析研究,为该公司提高成本管理成效提供参考和帮助。本文梳理了价值链,成本管理以及价值链成本管理的文献,以价值链及价值链成本管理的相关理论为基础,采用文献分析法、案例分析法、比较分析法和实地调研法等多种方法,以棉纺织行业F公司为研究对象,分析F公司价值链成本管理。首先对F公司的发展概况、经营环境、成本管理模式、制度和成本构成进行了概述,其次从F公司内部价值链着手,对F公司近年来研发环节,采购环节,生产环节,仓储环节,销售环节成本管理进行论述;接着通过纵向价值链以及横向价值链两个维度对外部价值链进行研究;并结合行业特点及风险、财务状况、相关指标分析和同行业竞争对手经营情况对比等,利用数据化分析发现了F公司各环节实际成本管理运营问题;然后运用价值链全面优化了F公司的成本管理漏洞,分别提出了内部价值链的研发环节、采购环节、生产环节、仓储环节和销售环节以及外部价值链的纵向价值链和横向价值链成本管理优化方案;最后为F公司实施价值链成本管理提出了四点保障措施:完善企业成本管理制度体系、防范非增值作业成本、搭建信息共享系统和引进和培养高素质人才。本文的创新之处在于:第一,很少有学者及公司内部人员以价值链为视角来研究F公司成本管理问题,本文以价值链为视角对F公司成本管理研究的结论有助于提高F公司成本管理水平;第二,多数文献从理论上阐述成本界定及管理措施,缺乏实例依据,本文选取制造业的棉纺织业公司作为分析主体,具有一定创新意义。

关键词：价值链成本管理优化措施

合成气制低碳醇及尾气甲烷二氧化碳重整催化剂的优化、设计与性能

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合成气制低碳醇及尾气甲烷二氧化碳重整催化剂的优化、设计与性能

作者：李家霖内蒙古大学

学位级别：硕士

合成气一步催化转化制低碳醇及其尾气中甲烷二氧化碳的循环利用是清洁转化和高效利用煤炭和生物质资源的重要途径,对实现碳达峰和碳中和具有重要意义。KMS催化剂是本实验室开发的新型钼硫基催化剂,在合成气制低碳醇反应中具有优异的CO... 详细信息

合成气一步催化转化制低碳醇及其尾气中甲烷二氧化碳的循环利用是清洁转化和高效利用煤炭和生物质资源的重要途径,对实现碳达峰和碳中和具有重要意义。KMS催化剂是本实验室开发的新型钼硫基催化剂,在合成气制低碳醇反应中具有优异的CO转化率和异丁醇选择性,但其工程化放大需考虑催化剂成型助剂的加入及对催化性能的影响。以KMS为催化剂的合成气制低碳醇反应其尾气主要成分为含少量硫的甲烷和二氧化碳,利用重整反应制备合成气,实现尾气循环利用对降低该反应过程碳排放意义重大。非贵金属镍基催化剂具有高活性、低成本的优势而广泛应用于甲烷二氧化碳重整反应,但催化剂容易积炭、烧结和硫中毒而失去活性。论文从优化反应体系催化剂性能和扩展催化剂功能角度开展初步探索工作。在本实验室前期工作基础上,考察添加成型助剂对KMS催化剂合成气制低碳醇反应催化性能的影响,为催化剂成型提供基础数据。从载体及制备方法对活性组分的分散、稳定化和耐硫作用角度设计制备新型镍基重整催化剂,探索催化剂的制备方法和工艺,研究新型催化剂的催化性能,为尾气循环利用提供基础数据。具体研究内容如下:(1)以乙酸钾置换膨润土中的Ca后的K-膨润土(M)为载体,KMS为活性组分,等体积浸渍法制备负载型催化剂X%-KMS/M,考察了催化剂合成气制低碳醇的催化性能。结果表明,在反应温度390℃时KMS的催化活性最佳,CO转化率为56.0%、总醇选择性为48.6%、C醇选择性为94.0%、异丁醇选择性为26.0%,与本实验室先前的研究结果一致。X%-KMS/M催化剂的CO转化率、总醇选择性、C醇选择性以及异丁醇选择性相比KMS有所降低,但随着负载量的增加催化性能也有所提升。K-膨润土做载体会起到分散KMS的作用,但低负载量会降低KMS原有的催化性能,可以作为KMS催化剂的成型粘结剂。研究结果为下一步催化剂成型实验提供了基础数据。(2)利用碳纳米管(CNTs)和石墨烯(GO)作助剂,分别与KMS机械混合制备出催化剂CNTs/KMS和GO/KMS,考察了催化剂合成气制低碳醇催化性能。结果表明,CNTs/KMS催化剂的CO转化率、C醇选择性以及异丁醇选择性发生不同程度的降低,GO/KMS催化剂的CO转化率、总醇选择性、C醇选择性与KMS相比基本没有变化。两种碳助剂没有明显改善KMS催化性能,可能与助剂的添加方式有关,但石墨烯适合作为KMS催化剂的成型润滑剂。(3)利用煤矸石(CG)和脱硫煤矸石(CG-deS)做载体,Ni为活性组分,等体积浸渍法制备出负载型催化剂Ni/CG、Ni/CG-deS,考察了在反应温度800℃时催化剂的甲烷二氧化碳重整反应催化性能。结果表明Ni/CG-deS表现出最佳的催化活性,CH和CO转化率达90%,反应100 h仍不失活,为耐硫重整催化剂的设计提供了参考。(4)利用低温热等离子体法(Pla)进一步优化Ni/CG-deS催化剂,制备出新的镍基催化剂Ni/CG-deS-Pla和Ni-pre/CG-deS-Pla考察了在反应温度800℃时催化剂的甲烷二氧化碳重整反应催化性能。结果表明,Ni/CG-deS-Pla的活性组分Ni颗粒平均粒径为50.87 nm,反应100 h后CH和CO转化率分别为51%和64%,且依旧保持上升的趋势。Ni-pre/CG-deS-Pla的活性组分Ni颗粒平均粒径为8.37 nm,反应100 h后CH和CO转率分别为29%和39%,且依旧保持上升的趋势。发现了低温热等离子体法与常规方法制备的催化剂相比催化性能下降的原因,为甲烷二氧化碳重整催化剂的制备提供了新思路。

关键词：甲烷二氧化碳重整合成气制低碳醇煤矸石 K-膨润土低温热等离子体 KMS催化剂

外骨骼式遥操作主手设计及主从异构控制方法研究

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外骨骼式遥操作主手设计及主从异构控制方法研究

作者：李家霖东北大学

学位级别：硕士

随着现代智能化技术不断发展,机器人在众多领域的应用变得越来越重要,目前简单、重复的工作已经逐渐被机器人所取代,但是较为复杂的零部件组装、测试、维修、实验等精细操作受限于当前机器人技术,依然要依赖人工进行,若想在核辐射、空... 详细信息

随着现代智能化技术不断发展,机器人在众多领域的应用变得越来越重要,目前简单、重复的工作已经逐渐被机器人所取代,但是较为复杂的零部件组装、测试、维修、实验等精细操作受限于当前机器人技术,依然要依赖人工进行,若想在核辐射、空间、深海等危险、远距离及非结构环境下利用机器人实现这些复杂操作,就需要将人类的高级决策及灵活操作能力与机器人进行有机结合,因此发展人在回路的精细遥操作控制技术具有重要的应用价值和实际意义。为了更好促进机器人适应复杂的精细遥操作任务,本文开发了能够精确获取人体上肢运动信息的外骨骼式遥操作主手,通过异构映射算法研究,实现其在无人应急救援机器人系统中的应用。首先,在调研的基础上,基于人体仿生结构,设计了主手参数,搭建了可穿戴式8自由度外骨骼主手(臂部7自由度,手部1自由度)作为遥操作主端,本文设计的外骨骼主手可适应人体上肢主要工作空间,穿戴方便。其次,搭建异构的遥操作系统,从端机械臂选用新松的六轴协作机械臂,从端机械手选用Robotiq的二指夹持器,并用Matlab软件的Robotics Toolbox对主从机械臂进行了运动学建模。再次,对系统的主从机械臂工作空间进行了分析,设计了基于工作空间的异构遥操作映射算法,并应用Simulink对CLIK(闭环逆运动学算法)进行了仿真。最后,实验验证外骨骼主手在遥操作系统中的可操作性,以及工作空间异构映射算法的可行性。实验表明,外骨骼主手能够控制从端机械手臂,且保证末端位置和姿态一致,可在操作者上肢工作空间内复现人体上肢精细运动,主从跟随误差2mm。本文所设计的可穿戴式外骨骼主手使操作人员更加直观地参与到遥操作系统当中,改善其操纵感,辅助操作者更加高效地完成精细复杂遥操作任务。

关键词：遥操作外骨骼机器人学运动学映射主从控制

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KDS分解炉内生料冷态运动状况研究

KDS分解炉内生料冷态运动状况研究

作者：李家霖西南科技大学

学位级别：硕士

分解炉作为预分解窑的核心设备,运行效果的好坏直接影响到水泥产、质量和烧成热耗。炉内生料分散差时系统一氧化碳及氮氧化物偏高,出现热耗高、氨逃逸严重、结皮及包心料等问题。选取KDS分解炉作为研究对象,以某水泥企业KDS分解炉为原... 详细信息

分解炉作为预分解窑的核心设备,运行效果的好坏直接影响到水泥产、质量和烧成热耗。炉内生料分散差时系统一氧化碳及氮氧化物偏高,出现热耗高、氨逃逸严重、结皮及包心料等问题。选取KDS分解炉作为研究对象,以某水泥企业KDS分解炉为原型等比缩小(1:40),制作分解炉的实体模型进行冷模试验。设置分解炉截面风速为5m/s,用PIV原理研究炉内流场,拍摄炉内生料运动视频(960帧),研究炉内生料运动状况。主要结论如下:(1)分解炉下部及锥部的轴向风速整体呈现“中心高、边壁低”的趋势,分解炉锥部边壁处存在回流区。三次风阀门半开时轴向速度最大值为7.38m/s,位于分解炉中心靠近缩口处;最小值为-1.23m/s,位于锥部边壁回流区。(2)三次风阀全开、半开时边壁处生料的切向速度分别为1.59m/s、1.47m/s。全开时生料的速度略大,但仅相差8%,边壁处黏附力应为此处生料运动的主要因素。(3)撒料板角度为30°时改变下料量(固气比为1.24-1.92kg/Nm),料流与水平面的夹角基本不变,撞击对侧炉壁的高度也相近,撒料板角度是影响物料分散的主要因素。(4)撒料板角度越小,料流与水平面的夹角越小,撞击对侧炉壁的高度越低,物料分散效果越好。(5)中心部位的生料随气流迅速离开,贴壁生料做螺旋状运动,绕炉壁旋转的同时缓慢上升,部分生料在旋转的过程中失速下坠。(6)生料进入分解炉时并非沿分解炉中线进入,而是在三次风的影响下发生偏移。

关键词：分解炉流场生料运动冷模试验

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侗族音乐剧《嘎老》唱段《月光》的演唱阐释

侗族音乐剧《嘎老》唱段《月光》的演唱阐释

作者：李家霖贵州大学

学位级别：硕士

《月光》是侗族原创音乐剧《嘎老》中的唱段,也是本人学位音乐会中的重要曲目。本文主要分为三个部分,第一部分介绍唱段《月光》及音乐剧《嘎老》,并对歌曲进行分析,第二部分主要从形式的创新和现代的舞台呈现上对唱段《月光》的表演特... 详细信息

《月光》是侗族原创音乐剧《嘎老》中的唱段,也是本人学位音乐会中的重要曲目。本文主要分为三个部分,第一部分介绍唱段《月光》及音乐剧《嘎老》,并对歌曲进行分析,第二部分主要从形式的创新和现代的舞台呈现上对唱段《月光》的表演特色进行分析,并研究作品中传统与现代的符号信息想表达的含义。第三部分主要分析唱段《月光》中侗族音乐元素结合流行唱法的运用,并对该唱段进行演唱分析。通过以上分析,结合自身对该作品的演唱实践,对学习和掌握作品中更深层的表达进行总结。

关键词：《月光》音乐剧侗族音乐流行唱法

基于混合多肽的酶活测定方法建立及在蛋白酶挖掘中的应用

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基于混合多肽的酶活测定方法建立及在蛋白酶挖掘中的应用

作者：李家霖天津科技大学

学位级别：硕士

蛋白酶作为最重要的工业酶制剂之一,销售额占所有工业酶制剂销售量的60%以上,随着蛋白酶相关研究的增多,对于蛋白酶活力测定方法简便性、快捷性和全面性方面的要求也日益增高。目前蛋白酶活力的测定方法包括福林酚法、偶氮酪蛋白法和AAP... 详细信息

蛋白酶作为最重要的工业酶制剂之一,销售额占所有工业酶制剂销售量的60%以上,随着蛋白酶相关研究的增多,对于蛋白酶活力测定方法简便性、快捷性和全面性方面的要求也日益增高。目前蛋白酶活力的测定方法包括福林酚法、偶氮酪蛋白法和AAPF法等,但这些蛋白酶活力测定方法存在操作复杂或仅能体现部分蛋白酶活力等缺点,亟待开发一种简便快捷且全面的蛋白酶活力测定方法。本研究以AAPF法为基础,将Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-p NA(AAPF)中的Phe替换为其余19种常见氨基酸,合成了20种短肽底物AAPX,建立了以AAPX为底物的混合多肽法(AAPX法)用于蛋白酶活力测定,并优化了AAPX法的反应条件。弹性蛋白酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶和蛋白酶K以不同AAPX单体和AAPX混合溶液为底物时的酶活力测定结果表明,以AAPX混合溶液和AAPF单体溶液为底物时的比活力分别为5.39、14.96、2.96、38.66 U/mg和1.82、9.38、0.33、15.01 U/mg,且测定误差可控制在10%以内;此外,糜蛋白酶可以有效水解AAPY、AAPF和AAPW,胰蛋白酶可以有效水解AAPK和AAPR。证明相对于AAPF法,AAPX法可以更全面的测定出蛋白酶的酶活力,并可用于蛋白酶的底物特异性分析。为获得高酶活蛋白酶突变体,将AAPX法应用于了克劳氏芽胞杆菌来源蛋白酶(CPR)突变库的筛选,得到了酶活力分别为野生型CPR 156.34%、159.20%和195.07%的S101H、S101R和S101W突变体。随后利用AAPX法对突变体的酶学性质进行了测定,S101H、S101R和S101W的最适温度和最适p H与野生型CPR相同,均为60°C和p H 10.0,热稳定性和p H稳定性相对于野生型CPR出现了不同程度的下降。为获得高底物特异性蛋白酶,将AAPX法应用于了解淀粉芽胞杆菌来源蛋白酶的筛选。从解淀粉芽胞杆菌基因组上筛选得到了24种蛋白酶基因,成功在枯草芽胞杆菌中对其中21种蛋白酶基因进行了表达,利用AAPX法对其进行筛选后,获得了酶活力为6.45 U/m L的胞内丝氨酸蛋白酶ISP,其能够有效水解AAPY、AAPF、AAPH、AAPK、AAPM、AAPL和AAPW。将ISP在大肠杆菌中表达及纯化后,以AAPX混合溶液为底物测定了ISP的酶学性质,结果表明,其最适p H为8.0,最适温度为30°C;并在30°C以下时具有一定的稳定性,在p H 9.0-11.0条件下稳定性较好。

关键词：蛋白酶 AAPX 酶活测定方法底物特异性蛋白酶突变体

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微生物酯酶研究进展

微生物学报 2023年第2期63卷 451-464页

作者：刘喆李家霖白利平中国医学科学院北京协和医学院医药生物技术研究所、卫健委抗生素生物工程重点实验室北京100050

酯酶自发现以来,逐渐被开发利用于医药、化工、食品等领域,其中动植物来源酯酶工业化应用较少,微生物作为天然的酶资源库,是新型酯酶的主要来源之一。然而,大量新型微生物酯酶由于活性低、稳定性差等原因难以达到工业应用的要求;同时酯... 详细信息

酯酶自发现以来,逐渐被开发利用于医药、化工、食品等领域,其中动植物来源酯酶工业化应用较少,微生物作为天然的酶资源库,是新型酯酶的主要来源之一。然而,大量新型微生物酯酶由于活性低、稳定性差等原因难以达到工业应用的要求;同时酯酶的筛选、活性评价方法仍存在通用性低、成本高的问题,一定程度上阻碍了新型微生物酯酶挖掘和改造。据此,本文总结了近年来微生物酯酶分类与发现、结构与催化特性、改造和优化以及应用等领域的研究新进展,以期促进酯酶的挖掘和工业化应用。

关键词：微生物酯酶活性评价结构优化

民族歌剧《运河谣》秦啸生唱段分析——以《你在哪里呀红莲》为例

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明日风尚 2019年第13期 117-117,119页

作者：李家霖贵州省歌舞剧院有限责任公司贵州贵阳

我国首部大型原创民族歌剧《运河谣》具有强烈的民族性与时代性吸取了西方歌剧宣叙调、咏叹调以及重唱等先进的作曲手法,既不单纯的闭门造车也不纯粹的崇洋媚外。而国家一级编剧董妮,中央戏剧学院教授黄维若,著名作曲家印青联袂合作则... 详细信息

我国首部大型原创民族歌剧《运河谣》具有强烈的民族性与时代性吸取了西方歌剧宣叙调、咏叹调以及重唱等先进的作曲手法,既不单纯的闭门造车也不纯粹的崇洋媚外。而国家一级编剧董妮,中央戏剧学院教授黄维若,著名作曲家印青联袂合作则使得整部歌剧更加的看点十足,旋律收集了大量的民谣在同一动机下时而委婉动听时而恢宏大气充分地展现了音乐的多样性,剧情最大限度化的跌宕起伏扣人心弦除了有单纯的浪漫主义情怀也真实地展现了人性的本质,面对困难顽强抗争敢于牺牲,面对美好生活不懈追求勇往直前这些在整部歌剧中被展现得淋漓尽致。导演廖向红通过实地的考察采风极大限度地将大运河两岸的风土人情搬上舞台让人耳目一新带给观众不一样的视觉盛宴,剧中人物的咏叹调被广为传唱。本文则从实践出发重点分析该剧男主秦啸生的经典唱段《你在哪里呀红莲》。

关键词：艺术形象作品演绎《黄河谣》