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基于微纳光纤的柔性仿生微结构触觉传感器研究

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基于微纳光纤的柔性仿生微结构触觉传感器研究

作者：范成磊重庆理工大学

学位级别：硕士

随着智能制造、机器人技术和人机交互技术的不断发展,对于机器人和自主系统的触觉传感能力提出了越来越高的要求。目前,大多数传统的机器人和自主系统只能通过视觉和听觉等方式感知外部环境,而无法像人类一样具备触觉感知的能力。而仿... 详细信息

随着智能制造、机器人技术和人机交互技术的不断发展,对于机器人和自主系统的触觉传感能力提出了越来越高的要求。目前,大多数传统的机器人和自主系统只能通过视觉和听觉等方式感知外部环境,而无法像人类一样具备触觉感知的能力。而仿生柔性触觉传感器能够更好地模拟人类的触觉感知,实现更为精准、快速和灵活的感知,从而提高机器人的感知和应对能力。本文依据人体指尖皮肤的机械架构,提出了一种基于微纳光纤的柔性触觉传感器单元（FIMF）,实现了对触压觉信息的柔性、高灵敏度、宽动态范围监测。主要研究内容包括以下四个方面:（1）探讨了微纳光纤（MNF）的导模理论模型,剖析了微纳光纤中模式的本征值方程和单模传输条件。数值计算了微纳光纤在各类包层环境中的截止直径,并对不等腰区径、在各种模式中的有效折射率、倏逝场占比以及光场分布情况进行了仿真。（2）对微纳光纤的轴向应变下的光谱响应进行数值仿真,并理论分析微纳光纤在弯曲状态下的弯曲损耗和折射率分布变化,得出微纳光纤弯曲程度的递增会导致干涉光谱发生偏移以及能量的泄露,而轴向应变的递增也会导致干涉光谱发生漂移。通过搭建实验平台,实验研究了微纳光纤的轴向应变和弯曲应变特性,实验结果表明直径为5μm的微纳光纤,随着轴向应变的递增干涉峰中心波长蓝移,轴向应变灵敏度为-14.26 pm/με;而随着弯曲曲率的递增,干涉波长漂移,曲率灵敏度为0.09963 d B/m。（3）受人体指尖触觉构架的启发,本文提出由两层互锁的环形脊结构（弹性树脂材料）、微纳光纤、聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜层组成的FIMF。参数化建模的结构力学仿真结果表明,FIMF可以通过调节各层结构的厚度改变感知灵敏度以及范围,从而适应不同的工况。本文考虑到双指机械手仿人类的日常应用场合,取顶层环形脊其特征尺寸为总体直径12 mm,脊厚度0.2 mm,脊宽度0.5 mm,脊间距0.5 mm;底层环形脊为互补结构,厚度为0.2 mm;PDMS厚度50μm;微纳光纤其直径为5μm,腰锥长度为2200μm。通过熔融拉锥技术结合3D打印工艺制备FIMF,搭建了力学性能测试系统对其力学性能测试。测试结果表明,FIMF感知范围0-16 N,压力灵敏度最高为20.58%N,相较于最近报道的MNF触觉传感器实现了约四倍的增强。（4）分析了FIMF用于物体硬度感知和纹理感知的原理,并实验探究了FIMF的感知特性。结果表明FIMF透射强度反馈结合机械手行程用于感知物体硬度时,物体硬度的增加会导致透射强度的递减;而根据观透射光强度随时间的周期性变化,FIMF可以捕捉物体纹理特征。

关键词：光纤传感器微纳光纤仿生触觉压力皮肤指纹微结构

数字创新团队行为影响特征及作用机理研究趋势分析

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科技进步与对策 2024年

作者：许成磊杨伯儒谢晖缪彬昆明理工大学管理与经济学院云南财经大学商学院

数字创新环境为参与者创新行为研究带来新的挑战。目前,数字创新个体/团队行为研究已得到学界广泛关注,但对于个体创新行为的心理动因仍存在矛盾观点,研究成果也较为分散,数字创新团队行为的影响特征及潜在作用机理有待梳理。为揭示数... 详细信息

数字创新环境为参与者创新行为研究带来新的挑战。目前,数字创新个体/团队行为研究已得到学界广泛关注,但对于个体创新行为的心理动因仍存在矛盾观点,研究成果也较为分散,数字创新团队行为的影响特征及潜在作用机理有待梳理。为揭示数字创新团队行为的影响特征与作用逻辑,结合2010—2023年Web of Science数据库中有关数字创新、创新团队、团队行为以及三者数字化转型的相关研究,探讨数字创新的团队行为研究导向,从参与者情绪、认知、决策逻辑3个方面揭示数字创新团队行为的影响特征,并结合关键文献从开放感知机理、交互适应机理、创生决策机理3个方面,归纳这些特征的作用机理。结论可丰富数字创新团队行为特征理论,完善数字创新团队行为作用机理分析,为调和数字创新个体行为心理动因的矛盾观点提供理论参考。

关键词：数字创新团队创新行为影响特征作用机理

珠三角夏秋转换季臭氧污染成因及前体物减排策略分析

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环境科学 2024年

作者：尉晴晴杨威强裴成磊王新明广东省环境科学研究院广东轻工职业技术学院轻化工技术学院中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省广州生态环境监测中心站粤港澳生态环境科学中心大气光化学联合研究实验室

为分析夏秋转换季珠三角地区臭氧(O3)污染成因及防控策略，以珠三角中心城市广州为例，在综合观测基础上，使用盒子模型分析O3生消路径及减排方案．结果表明，观测期间呈静稳气象条件且温度偏高，非常适宜O3的二次生成，并导致出现大范... 详细信息

为分析夏秋转换季珠三角地区臭氧(O3)污染成因及防控策略，以珠三角中心城市广州为例，在综合观测基础上，使用盒子模型分析O3生消路径及减排方案．结果表明，观测期间呈静稳气象条件且温度偏高，非常适宜O3的二次生成，并导致出现大范围长时间O3污染．芳香烃类物质对O3生成潜势(OFP)贡献最大，间/对-二甲苯、甲苯和邻-二甲苯是对OFP贡献最大的挥发性有机物(VOCs)物种．盒子模型分析发现污染期间O3平均净生成速率为23.2×10-9h-1，峰值可高达39.2×10-9h-1；HO2·+NO和NO2+·OH反应途径分别对本地光化学O3生成(51.2%)和去除(47.0%)贡献率最大，观测O3体积分数受本地光化学O3生成和以输出性为主的传输共同控制．相对增量反应活性(RIR)和经验动力学模型曲线(EKMA)分析可知，夏秋转换季广州市O3生成主要受VOCs控制，芳香烃类对O3生成敏感性最大，其中甲苯、间/对-二甲苯、邻-二甲苯、正丁烷和丙烯是影响O3生成的5大关键组分．削减情景分析表明，单独减少人为源VOCs排放最有利降低O3体积分数，但若在减排人为源VOCs后再强化NOx排放管控，则会使O3体积分数短时反弹，结果表明实施以VOCs减排为主的VOCs和NOx协同减排策略才能使未来O3体积分数持续降低．

关键词：珠三角(PRD) 盒子模型臭氧(O )成因挥发性有机物(VOCs) 减排分析

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厚板窄间隙焊接技术研究现状与应用进展

焊接学报 2024年第1期45卷 116-128,I0010页

作者：滕彬范成磊徐锴武鹏博聂鑫黄瑞生哈尔滨工业大学哈尔滨150001 中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司哈尔滨150028

窄间隙焊接技术已经成为现代工业生产中厚板结构的首选技术,其技术和经济优势决定了它是今后厚板焊接技术发展的主要方向之一,近年来随着科技工作者的不断探索和研发,相继涌现了多种窄间隙焊接方法,文中对电弧焊、激光焊和激光-电弧复... 详细信息

窄间隙焊接技术已经成为现代工业生产中厚板结构的首选技术,其技术和经济优势决定了它是今后厚板焊接技术发展的主要方向之一,近年来随着科技工作者的不断探索和研发,相继涌现了多种窄间隙焊接方法,文中对电弧焊、激光焊和激光-电弧复合焊等窄间隙焊接制造技术进行了系统阐述,概述了不同热源窄间隙焊接制造过程中的焊接质量、焊接效率的影响因素,归纳了不同热源窄间隙焊的工艺特点及应用领域,结合国内外相关技术的发展现状,总结了窄间隙焊技术面临的问题,提出了后续的发展建议,为相关领域的科研工作者提供参考.

关键词：窄间隙焊电弧焊激光焊激光-电弧复合焊

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同轴静电共喷纺及其在锂离子电池复合隔膜改性中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 125-132页

作者：任婕刘太奇郑玄之安雪谢成西吴飞翔北京石油化工学院环境材料研究中心北京102617 北京化工大学材料科学与工程系北京100029

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO_(2)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)... 详细信息

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO_(2)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,从外喷口制备颗粒;PVDF溶于DMF和丙酮混合物中,从内喷口制备纤维,成功制备了同时含颗粒和纤维的PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜,复合膜中颗粒的平均粒径为2.01μm,纤维平均直径为0.43μm。然后将PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜原位涂覆在商用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜上,从而制备了一种新型锂离子电池复合隔膜。测试结果表明,该复合隔膜的孔隙率为85.96%,比UHMWPE基材膜的37.85%有明显的提高,纵向收缩率由7.28%降低到5.26%,复合隔膜接触角由48.55°降低到14.93°。与未改性的商用隔膜相比,同轴静电共喷纺制备的复合隔膜首次充放电比容量由107.8 mAh/g提高到122.4 mAh/g,经50次循环后,仍具有良好的循环稳定性。

关键词：同轴静电共喷纺复合隔膜孔隙率

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联合ALOS-2和Landsat 8的绿洲土壤水分反演模型研究

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年第9期 1630-1638页

作者：王宇杨丽萍任杰张静孔金玲侯成磊长安大学地质工程与测绘学院山东农业工程学院国土资源与测绘工程学院

机器学习和多源数据融合是土壤水分反演研究的热点方向，但对L波段合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据的研究较少。以额济纳绿洲为研究区，利用ALOS-2 PALSAR-2和Landsat 8影像提取雷达和光学特征参数，通过参数重要性... 详细信息

机器学习和多源数据融合是土壤水分反演研究的热点方向，但对L波段合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据的研究较少。以额济纳绿洲为研究区，利用ALOS-2 PALSAR-2和Landsat 8影像提取雷达和光学特征参数，通过参数重要性评分进行特征筛选，采用随机森林方法建立基于雷达、光学以及雷达-光学特征参数协同的土壤水分反演模型，对比模型精度，反演绿洲土壤水分。结果表明，与C波段相比，L波段SAR数据对干旱荒漠绿洲区土壤水分含量敏感性更高；雷达特征参数中重要性较高的为表面散射和体散射分量，二面角散射和螺旋体散射分量相对偏低；光学特征参数中植被供水指数重要性最高，增强型植被指数重要性最低。雷达特征参数方案最优模型决定系数R2、均方根误差（root mean square error,RMSE）分别为0.67、2.16%，光学特征参数方案模型精度普遍较低且精度相当，R2、RMSE分别为0.5、2.47%；雷达-光学参数协同反演的最优模型R2、RMSE分别为0.72、1.99%，相比单一数据源，R2分别提升7.46%、38.4%,RMSE分别降低8.54%、22.6%。研究证明，基于多源数据融合的随机森林模型在干旱荒漠绿洲区具有较高的预测精度和良好的适用性。

关键词： ALOS-2 PALSAR-2 Landsat 8 土壤水分随机森林特征参数

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北京地区干旱预测不确定性来源贡献度量化

水科学进展 2024年

作者：李占玲霍鹏颖叶瀛韬谢成中国地质大学(北京)水利部地下水保护重点实验室(筹)

受多种因素影响，干旱预测往往存在很大不确定性。对不同来源不确定性贡献度进行量化有助于识别关键不确定性来源，为提高干旱预测和风险评估精度提供依据。本文以北京地区气象干旱为研究对象，采用多因素方差分析法对全球气候模式（Glo... 详细信息

受多种因素影响，干旱预测往往存在很大不确定性。对不同来源不确定性贡献度进行量化有助于识别关键不确定性来源，为提高干旱预测和风险评估精度提供依据。本文以北京地区气象干旱为研究对象，采用多因素方差分析法对全球气候模式（Global Climate Model，GCM）、排放情景、干旱指数对北京地区干旱特征变量（历时、峰值和烈度）预测的不确定性贡献度进行量化，通过系统抽样和导函数分析法探讨GCM不确定性被合理估计时的最少模式数量。结果表明：GCM及排放情景与GCM交互作用对该地区平均及最大干旱特征变量预测的不确定性贡献度最大；最大不确定性来源并未具有明显的时空差异性；当GCM少于7个时，其引发的研究区干旱特征变量不确定性被低估。

关键词：干旱预测不确定性多因素方差分析全球气候模式贡献度北京

四川泸定M6.8地震断层运动模拟与反演研究

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第四纪研究 2024年

作者：徐正李勇杨欣赵少泽谢成晟赵亮易桂喜四川省地震局成都理工大学地球科学学院成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室

鲜水河断裂南东段、龙门山后山断裂南西段与安宁河断裂构成了青藏高原东南缘典型的“Y”字型断裂构造体系,强烈的构造活动使得该构造体系影响范围地震活动频发,尤其是位于“Y”字型的交汇处的泸定县磨西镇周边多次发生MS6.0以上的中强震... 详细信息

鲜水河断裂南东段、龙门山后山断裂南西段与安宁河断裂构成了青藏高原东南缘典型的“Y”字型断裂构造体系,强烈的构造活动使得该构造体系影响范围地震活动频发,尤其是位于“Y”字型的交汇处的泸定县磨西镇周边多次发生MS6.0以上的中强震。2022年9月5日发生的泸定MS6.8地震震中位于鲜水河断裂南东段磨西镇就是强震活动的最新体现,此次地震造成了百人以上的人员伤亡,是近年来青藏高原东南缘受关注度最高的一次地震。但是该区域地质构造极为复杂,传统的地质研究方法难以快速、有效地分析地震断层运动及应力变化等问题。本研究利用有限元接触面Interface方法数值模拟发震时主断裂运动特征,反演分析了该地震前、后区域位移矢量场以及库伦应力场的变化。数值模拟结果表明,在模型左侧边界施加南东向的侧向力、在上边界的北西角施加正南向的侧向力,且固定扬子块体情况下,对川滇块体底部施加左旋作用、川青块体底部施加右旋作用时,得到的数值拟合度高。地震前磨西镇同时存在张、压应力,其中位于鲜水河断裂南东段上的燕子沟、磨西镇及新民乡有应力集中现象。发震时主震发生在地表以下13 km左右深度,最大滑动位移在燕子沟-磨西镇段,存在1.5～2.0 m的同震剪切左行滑移;地震前、后实测位移点矢量方向变化,是受破碎点靠拢效应和震后地块物理回弹变形的影响。地震后川滇块体的剪切应变增量(平均为10×10-5)高于扬子块体(平均为5×10-5),表明川滇块体在区域块体运动中依然发挥主导作用,主断裂带上的剪切应力朝SE向传递趋势明显。本研究为认识青藏高原东南缘的地壳变形特征提供新的材料,对该地区的强震孕育发生机制、地震危险性分析及经济建设提供一定的科学依据和实用价值。

关键词：泸定M 6.8地震发震运动特征位移矢量场库伦应力场

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浅谈清水县设施农业发展现状

农业科技与信息 2024年第8期 144-148页

作者：成磊清水县农业技术推广站

为了全面掌握清水县设施农业发展现状和效益，通过走访调研，结合工作实际，对清水县设施农业发展现状及效益进行了详细的阐述，简要剖析了存在的问题，即生产经营粗放、设施标准较低，设施利用率不高、带动能力不强、品质有待提升，并... 详细信息

为了全面掌握清水县设施农业发展现状和效益，通过走访调研，结合工作实际，对清水县设施农业发展现状及效益进行了详细的阐述，简要剖析了存在的问题，即生产经营粗放、设施标准较低，设施利用率不高、带动能力不强、品质有待提升，并提出合理规划布局、加强包抓指导、转变经营模式、引进先进技术、壮大人才队伍的发展对策，为清水县设施农业的健康稳步发展提供参考。

关键词：清水县设施农业现状