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滚动接触式连续体机械臂运动学分析与堆叠构型优化

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机械工程学报 2024年

作者：金滔汪田鸿普京张泉田应仲李龙上海大学机电工程与自动化学院上海大学未来技术学院上海市智能制造及机器人重点实验室

滚动接触式连续体机械臂具有良好的柔顺性和灵活性，能够更好地执行非结构化狭窄环境中检修和探测等任务，但由于滚动接触单元堆叠构型的不同，可能造成机械臂在运动时存在整体弯曲角和末端姿态角不一致的现象，从而影响机械臂的可达性... 详细信息

滚动接触式连续体机械臂具有良好的柔顺性和灵活性，能够更好地执行非结构化狭窄环境中检修和探测等任务，但由于滚动接触单元堆叠构型的不同，可能造成机械臂在运动时存在整体弯曲角和末端姿态角不一致的现象，从而影响机械臂的可达性。针对上述问题，设计滚动接触式关节单元，提出三种不同堆叠构型的连续体机械臂，通过坐标变换方法建立机械臂的运动学模型；基于机械臂末端弯曲角和姿态角的数学模型，对比分析三种堆叠构型机械臂弯曲角和姿态角的偏差曲线以及末端操作空间。在此基础上，开展三种堆叠构型机械臂在狭小弯曲管道内运动的实验，结果证实对称堆叠构型的机械臂在狭窄弯曲路径内具有完整的视野和最佳的通过性。上述研究为滚动接触式连续体机器人在微创手术、空间探测等非结构化复杂环境下的精确控制提供了技术支撑。

关键词：连续体机械臂滚动接触关节堆叠优化运动学

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基于无监督学习的可变形医学图像配准算法

基于无监督学习的可变形医学图像配准算法

作者：李龙浩山东财经大学

学位级别：硕士

医学图像配准在医学影像分析领域是基础且十分重要的,是许多高级影像分析任务的第一步。近年来,传统的方法已经无法满足临床的要求,而基于深度学习的方法能够实现更快速准确的配准,这对临床实践产生了重大影响。大形变的可变形配准以及... 详细信息

医学图像配准在医学影像分析领域是基础且十分重要的,是许多高级影像分析任务的第一步。近年来,传统的方法已经无法满足临床的要求,而基于深度学习的方法能够实现更快速准确的配准,这对临床实践产生了重大影响。大形变的可变形配准以及数据集的图像数量通常较少一直是一个挑战。因此,本研究从深度学习无监督的方法入手,但该类方法不涉及空间变换,从而忽略了一些理想的性质,包括拓扑保持和变换的可逆性。微分同胚配准方法实现了可微分的空间变换,保证了拓扑保持和变换的可逆性,但配准精度较低。本文将微分同胚与深度学习相结合,继承两者的优势,在保证变换可逆性的同时具有较高的精准度,探索更快速准确的可变形配准方法。1)针对大形变的可变形配准问题,本文提出了一种使用卷积神经网络的微分同胚变形配准方法,基于对称结构,同时估计正向和反向变形场。本文使用具有高效通道注意力的CNN来更好地捕获空间关系。变形场被显式和隐式地优化,以增强变换的可逆性。本文在两个3D数据集(OASIS,LPBA40)上进行了广泛的实验评估。该方法与不同的最先进方法进行了比较。实验结果表明,本文的方法在保证微分同胚变换的同时,具有出色的配准精度。2)针对可变形配准数据集包含的影像数量相对较少,且制作困难问题,本文提出了一个循环优化配准框架,通过单一前向-双路径结构深度融合了微分同胚和深度学习方法。神经网络估计初始变形场,直接生成已配准的图像以增强特征提取能力。此外,引入了动态微分同胚用于初始变形场生成最终变形场,确保了变换的可逆性。本文采用了密集空间对应提示模块,通过循环学习最终变形场中对应的密集空间变换关系,使得网络能够更加平滑和精确地估计空间变换。本文在一个公开可用的3D数据集(IXI)上进行了实验,通过本文的方法实现了优秀的配准精度,同时保留了理想的微分同胚性质。

关键词：医学图像配准 Transformer 变形场微分同胚提示

乡村振兴背景下数字农业建设过程演进及机制——基于云南省双柏县的案例分析

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中国人民大学学报 2024年第4期38卷 76-90页

作者：柳志娣张骁南京大学商学院

数字农业是实现乡村振兴的重要抓手,然而数字农业建设的动态演进过程和其中的微观机制尚未被深入剖析。基于云南省双柏县数字农业建设实践,本文研究发现,数字农业建设经历了三个阶段的动态演进过程:(1)基础夯实阶段,乡村以强化要素保障... 详细信息

数字农业是实现乡村振兴的重要抓手,然而数字农业建设的动态演进过程和其中的微观机制尚未被深入剖析。基于云南省双柏县数字农业建设实践,本文研究发现,数字农业建设经历了三个阶段的动态演进过程:(1)基础夯实阶段,乡村以强化要素保障和夯实农业基础为目标,通过聚合机制和连接机制聚能农业数字化发展;(2)统筹布局阶段,乡村以农业生产合理布局和效率提升为目标,通过激活机制和整合机制赋能农业全产业链提升;(3)辐射带动阶段,乡村以协同联动和产业兴旺为目标,通过协同机制和融合机制使能农村一二三产业融合发展。本文构建了数字农业建设过程演进的理论模型,以期为其他地区推进数字农业建设提供启示和参考。

关键词：乡村振兴数字农业农业农村现代化

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梯度蜂窝力学行为及其多目标优化设计

机械强度 2024年第1期46卷 107-114页

作者：陈碧敏黄小娣广东理工学院智能制造学院肇庆526100

梯度蜂窝因具有优异的力学性能及耐撞性受到了广泛的关注。以蜂窝的耐撞性指标为优化目标,在梯度蜂窝的设计空间内,直接采用多目标优化算法确定梯度蜂窝每层的具体参数。采用多目标优化设计方法将会得到多组最优的蜂窝梯度参数,这些参... 详细信息

梯度蜂窝因具有优异的力学性能及耐撞性受到了广泛的关注。以蜂窝的耐撞性指标为优化目标,在梯度蜂窝的设计空间内,直接采用多目标优化算法确定梯度蜂窝每层的具体参数。采用多目标优化设计方法将会得到多组最优的蜂窝梯度参数,这些参数形成一个解集,根据蜂窝不同的应用场景,可以选取合适的梯度参数。以正六边形蜂窝为研究对象,将均质蜂窝分成4层进行梯度优化设计。将NSGA⁃Ⅱ算法推荐的梯度蜂窝与均质蜂窝进行对比研究,结果表明,梯度蜂窝可以在小幅提高总吸能(EEA)与比吸能(SSEA)的同时大幅改善初始峰值力(PPCF),最大的改善程度达到78􀆰51%,证明了采用这种方法进行梯度设计的优势。

关键词：蜂窝梯度设计多目标优化耐撞性最优解集

干燥空气绝缘开关柜中应用的固封极柱绝缘结构设计及优化

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高压电器 2024年第2期60卷 94-101页

作者：李龙江吴小钊李俊豪国网四川省电力公司成都610041 许继集团有限公司河南许昌461000

为了实现气体绝缘开关柜的绝缘介质由SF6向干燥空气等环保型气体转变,开发一种结构小型化、绝缘水平满足要求的干燥空气绝缘开关柜中使用的固封极柱是亟需解决的问题。文中分析了40.5 kV SF6固封极柱置于干燥空气绝缘开关柜中的相间及... 详细信息

为了实现气体绝缘开关柜的绝缘介质由SF6向干燥空气等环保型气体转变,开发一种结构小型化、绝缘水平满足要求的干燥空气绝缘开关柜中使用的固封极柱是亟需解决的问题。文中分析了40.5 kV SF6固封极柱置于干燥空气绝缘开关柜中的相间及对地电场分布,结果显示灭弧室动、静端盖板以及绝缘拉杆附近的气—固沿面电场严重超标,易造成沿面闪络。依据气—固复合绝缘理论,采取增加均压屏蔽网、改进绝缘壳体外观结构、重新设计绝缘拉杆等措施进行电场优化。通过仿真分析,优化设计后的固封极柱灭弧室端盖附近沿面最大场强由3.4 kV/mm降至2.03 kV/mm,绝缘拉杆沿面最大场强由4.1 kV/mm降至1.7 kV/mm。对优化前后的固封极柱进行了局部放电和雷电冲击耐压试验,局部放电试验的起弧电压由35 kV提升到62 kV,雷电冲击耐压试验的峰值耐受电压由145 kV提升到218 kV,证明了优化方案的可行性,为后续40.5 kV及更高电压等级的类似固封极柱的研发及优化提供了有关参考。

关键词：干燥空气绝缘固封极柱仿真分析沿面电场均压屏蔽结构优化局部放电雷电冲击

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水池常规模型冰的单轴压缩强度特征试验研究

中国舰船研究 2024年

作者：徐佩李龙辉王超江苏海洋大学海洋工程学院江苏海洋大学马卡洛夫海洋工程学院哈尔滨工程大学船舶工程学院

[目的]在冰–螺旋桨切削或碰撞试验中，采用满足几何相似和冰力学特性相似准则的模型冰对螺旋桨冰载荷的测试结果而言至关重要。[方法]以淡水冰、盐水冰、尿素冰、混合乙二醇/脂肪族洗涤剂/糖（EG/AD/S）冰以及石蜡模型冰作为研究对象... 详细信息

[目的]在冰–螺旋桨切削或碰撞试验中，采用满足几何相似和冰力学特性相似准则的模型冰对螺旋桨冰载荷的测试结果而言至关重要。[方法]以淡水冰、盐水冰、尿素冰、混合乙二醇/脂肪族洗涤剂/糖（EG/AD/S）冰以及石蜡模型冰作为研究对象，开展不同材质模型冰的单轴压缩试验，对比测试分析不同应变速率以及冷冻和回温状态下冰试样的压缩强度和破坏模式。[结果]采用冷冻温度为–20℃，冷冻时间为48 h，回温温度为–5℃，回温时间为24 h的制作的盐水冰可以满足冰–桨的接触试验要求；模型冰的压缩强度从大到小依次为尿素冰、淡水冰、EG/AD/S冰、石蜡模型冰、淡水冰–回温、EG/AD/S冰–回温、盐水冰、尿素冰–回温以及盐水冰–回温。[结论]试验测试结果可为后续冰–螺旋桨切削或碰撞试验中模型冰的选择提供参考。

关键词：淡水冰盐水冰单轴压缩强度冰–桨试验研究

青藏高原东南缘川滇地区中地壳两条薄状低速层及其构造意义

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中国科学：地球科学 2024年第5期54卷 1702-1713页

作者：李龙王新侯广兵凌媛艾印双中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

青藏高原东南缘壳内存在力学强度软弱的低速层虽然获得了公认,但低速层的空间分布范围及形成机制仍存在较大争议.为探究青藏高原东南缘壳内低速区的空间分布及具体形态,本研究使用在2018年12月至2020年10月期间川滇地区新布设的40个宽... 详细信息

青藏高原东南缘壳内存在力学强度软弱的低速层虽然获得了公认,但低速层的空间分布范围及形成机制仍存在较大争议.为探究青藏高原东南缘壳内低速区的空间分布及具体形态,本研究使用在2018年12月至2020年10月期间川滇地区新布设的40个宽频带地震台站记录的地震事件及连续背景噪声数据,提取获得了12,924条高质量的P波接收函数及5~40s基阶瑞雷面波相速度频散曲线,并利用跨维马尔可夫链蒙特卡罗反演策略联合接收函数波形和瑞雷面波相速度频散两种敏感性互补的数据资料获得了研究区0~100km深度S波速度模型.结果表明,研究区地壳深度约30~40km处存在两条相互分隔的围绕于刚性的大凉山次级块体的低速层(~3.5km/s),为进一步约束青藏高原东南缘低速区空间分布及其形态提供了新的观测依据.本研究获得的两条中地壳低速层可能代表壳内物质自青藏高原中部向其东南缘挤出流动的中地壳流通道,青藏高原中部物质在受到坚硬的四川盆地、“纺锤状”大凉山次级块体的阻挡后,通过大凉山次级块体东西两侧力学性质软弱的中地壳通道继续向南流动.此外,中地壳低速薄层的存在对理解研究区上、下地壳相互解耦,认识印度板块和欧亚板块碰撞挤压引起的青藏高原东南缘复杂构造变形的过程发挥重要作用.

关键词：青藏高原东南缘联合反演壳内低速层中地壳通道流

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部编本高中语文单元作业设计研究

部编本高中语文单元作业设计研究

作者：曹春娣湖北师范大学

学位级别：硕士

随着教育改革的深化,全国各地开展了关于单元教学设计的研究,越来越多的专家学者和一线教师认识到“单元设计”可以更好地帮助学生搭建整体结构和知识脉络,能够更加从容地应对部编本教材带来的挑战。但是笔者在梳理相关文献的过程中,发... 详细信息

随着教育改革的深化,全国各地开展了关于单元教学设计的研究,越来越多的专家学者和一线教师认识到“单元设计”可以更好地帮助学生搭建整体结构和知识脉络,能够更加从容地应对部编本教材带来的挑战。但是笔者在梳理相关文献的过程中,发现了高中这一学段有关于单元作业设计方面的研究较少,可供学习的单元作业设计研究和案例有限。一直以来,作业在教学当中的地位举足轻重,单元作业设计很大程度上能够弥补传统作业设计的不足之处。基于此,本项研究以“部编本高中语文单元作业设计”为研究对象,依托主题情境的构建,以单元为基本单位开展作业设计,旨在通过精心设计多样化的单元作业任务,提升学生语文核心素养的整体水平。本文主要运用文献研究法、调查研究法以及案例分析法对部编本高中语文单元作业设计展开研究。本研究除绪论和结语之外,本文正文由五个部分组成。第一章主要是理论的阐述,对单元作业设计的概念进行界定,明确其核心概念和理论基础,为高中语文单元作业设计提供理论支撑。第二章采用问卷调查的方式,以高中学生和高中语文教师为调查对象,对高中语文单元作业设计与实施现状进行调查,了解当下高中语文一线教学中存在的作业设计的问题,为高中语文单元作业设计的方向奠定基础。第三章针对当前高中语文单元作业设计的实际情况,分析部编本高中语文教材,把握单元纵横联系,宏观上提出单元作业设计的理念和基本原则,构建高中语文单元作业设计的框架路径。第四章根据高中语文单元作业框架路径的构建,对高中语文单元作业设计的策略进行总结。第五章立足部编本高中语文教材,依据其框架、策略设计出具体的单元作业设计案例,微观层面上对单元作业设计的具体案例进行展示和分析。部编本高中语文单元作业设计的研究不仅创新了作业设计的角度,也对学生语文核心素养的培养具有重要的意义和价值,本研究希望对广大教师在高中语文单元作业设计上有一定的帮助和启发。

关键词：单元作业设计部编本高中语文案例研究

新型三元复合材料对低浓度含铀废水的去除性能及机制

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稀有金属 2024年第2期48卷 196-213页

作者：张益硕周仲魁李龙祥孙占学东华理工大学水资源与环境工程学院核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013

为解决羟基磷灰石(HAP)基吸附材料合成步骤复杂、易团聚及成本高等问题,采用一步水热法合成十六烷基三甲基溴化铵改性羟基磷灰石-膨润土(CTAB-HAP-B)三元复合材料,并研究其对低浓度含铀废水的去除性能。通过单因素试验和正交试验得出,... 详细信息

为解决羟基磷灰石(HAP)基吸附材料合成步骤复杂、易团聚及成本高等问题,采用一步水热法合成十六烷基三甲基溴化铵改性羟基磷灰石-膨润土(CTAB-HAP-B)三元复合材料,并研究其对低浓度含铀废水的去除性能。通过单因素试验和正交试验得出,当pH为4.0,铀(VI)浓度为10 mg·L^(-1),时间为160 min,温度为室温(298.15 K),CTAB-HAP-B用量为0.05 g,转速为165 r·min^(-1),废水体积为50 ml时,其对低浓度含铀废水去除率可达99%左右。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、全自动比表面分析(BET)、全自动孔隙度分析(BJH)、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱(FTIR)对CTAB-HAP-B的形貌、比表面积、孔径、元素组成、晶型、表面官能团进行表征,得出其吸附机制主要为离子交换和官能团的配位。优化了HAP基吸附材料对低浓度含铀废水的去除性能,可为低浓度含铀废水的处理提供试验依据,并提出环境吸附材料的研究需利用不同材料之间的协同作用以克服单一吸附材料的局限性,该思路有利于未来研究和设计潜在的环境功能吸附材料。

关键词：吸附新型复合材料机制铀