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仿生交叉学科研究生课程教学模式探索

科技创新导报 2015年第21期12卷 162-163页

作者：吉爱红南京航空航天大学江苏南京210016

仿生学是生命科学与工程技术学科相结合的一门交叉学科。学生从事仿生学研究和学习,可以充分发挥知识间的相互启发、相互促进作用,从而锻炼和培养综合创新能力。该文从仿生学各学科专业课程、仿生学课程的选择和教学方法,教学实验和实... 详细信息

仿生学是生命科学与工程技术学科相结合的一门交叉学科。学生从事仿生学研究和学习,可以充分发挥知识间的相互启发、相互促进作用,从而锻炼和培养综合创新能力。该文从仿生学各学科专业课程、仿生学课程的选择和教学方法,教学实验和实践、学术报告等环节开展了仿生交叉学科研究生课程教学模式的探索,目的是使研究生能够掌握更多的跨学科知识,为从事交叉学科研究打下良好基础。

关键词：仿生学交叉学科课程创新

基于实际工况的燃料电池水气传输及相变规律研究

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太阳能学报 2024年第3期45卷 260-268页

作者：王来华代世勋曹爱红山东劳动职业技术学院汽车工程系济南250022

利用CFD软件建立二维多相质子交换膜燃料电池单电池模型,对不同工况下质子交换膜燃料电池内部水气传输及相变过程进行仿真。在试验验证及元无关性验证的基础上,分析起步工况、加速工况、急停工况下的质子交换膜燃料电池内部状态变化。... 详细信息

利用CFD软件建立二维多相质子交换膜燃料电池单电池模型,对不同工况下质子交换膜燃料电池内部水气传输及相变过程进行仿真。在试验验证及元无关性验证的基础上,分析起步工况、加速工况、急停工况下的质子交换膜燃料电池内部状态变化。研究结果表明:当电流密度为1500 mA/cm^(2)时,质子交换膜燃料电池功率密度达到最大值654.9 mW/cm^(2);起步工况下,质子交换膜燃料电池内部反应会在达到额定功率10 s后逐渐达到平衡;加速工况下,三次方加速模式的最低液态水饱和度界面、水-气相界面的持续时间最长;急停工况下,质子交换膜燃料电池的突然停机会使得其仍保持与停机前相近的状态。

关键词：质子交换膜燃料电池相变饱和度二维多相模型水气传输水-气相界面

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昆虫的扑翼轨迹及高升力机理

南京航空航天大学学报 2018年第3期50卷 289-294页

作者：吉爱红沈欢李长龙王寰俞志伟南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所南京210016

通过昆虫飞行运动学测试系统测试了约束状态下蜻蜓、独角仙和鸣鸣蝉等3种昆虫飞行时的各项参数,分析了1个周期的扑翼过程、扑翼轨迹和翅膀变形等。蜻蜓的扑翼频率为22±3 Hz,独角仙的扑翼频率为30±5 Hz,鸣鸣蝉的扑翼频率为39±6 Hz;蜻... 详细信息

通过昆虫飞行运动学测试系统测试了约束状态下蜻蜓、独角仙和鸣鸣蝉等3种昆虫飞行时的各项参数,分析了1个周期的扑翼过程、扑翼轨迹和翅膀变形等。蜻蜓的扑翼频率为22±3 Hz,独角仙的扑翼频率为30±5 Hz,鸣鸣蝉的扑翼频率为39±6 Hz;蜻蜓的翼尖轨迹为"8"字形,独角仙为类"8"字形,鸣鸣蝉为椭圆形;发现在下扑和仰旋阶段,翅膀形状近似为伞状,这种伞状效应能有效提高升力。研究昆虫飞行不同拍翅模式下的升力特性对微型飞行器的机动飞行设计有参考意义。

关键词：昆虫扑翼飞行翅升力轨迹

壁虎在垂直的不同材料表面的运动与附着行为研究

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中国机械工程 2014年第4期25卷 432-438页

作者：吉爱红顾伟汪中原倪勇王周义戴振东南京航空航天大学南京210016

用动物全空间运动行为-反力测试系统测试记录了大壁虎(gekko gecko)在垂直的玻璃、有机玻璃、铝和不锈钢表面的运动行为和运动反力。分析了壁虎在垂直的不同材料表面的运动附着能力与材料表面特性之间的关系。大壁虎在玻璃、有机玻璃、... 详细信息

用动物全空间运动行为-反力测试系统测试记录了大壁虎(gekko gecko)在垂直的玻璃、有机玻璃、铝和不锈钢表面的运动行为和运动反力。分析了壁虎在垂直的不同材料表面的运动附着能力与材料表面特性之间的关系。大壁虎在玻璃、有机玻璃、铝表面上采用对角步态向上爬行,运动与附着能力依次降低,在不锈钢表面不能爬行与附着。在玻璃表面的爬行速度是铝表面爬行速度的两倍。壁虎主要通过提高步频来提高速度。在运动与附着能力较弱的表面,壁虎对壁面的运动反力较小,通过降低爬行速度、提高占空比、增加腿的附着时间来保证运动的稳定与安全,并通过轴向力克服身体重力向上爬行,通过侧向力和法向力使身体稳定地附着在壁面上。壁虎在垂直表面的运动与附着能力随着接触面材料表面能的增加而提高。

关键词：运动动力学黏附机制表面能壁虎

仿生飞行器非定常气动优化设计研究进展与挑战

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空气动力学学报 2018年第1期36卷 80-87页

作者：肖天航罗东明郑祥明昂海松吉爱红南京航空航天大学江苏南京210016

从气动建模、设计变量参数化和优化方法策略等方面,论述了仿生飞行器非定常气动优化设计技术的应用和发展,总结了不同优化设计方法的优缺点,分析了发展趋势和未来的研究重点,为进一步开展仿生飞行器气动优化设计研究提供参考。

关键词：扑翼非定常气动优化设计仿生飞行器

二维硅基蜂窝状空气环型光子晶体禁带特性研究

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华中师范大学学报（自然科学版） 2016年第5期50卷 660-664页

作者：刘丹胡森肖明王筠童爱红吉紫娟湖北第二师范学院物理与机电工程学院信息科学与技术研究院武汉430205

构建了二维硅基蜂窝状空气环型光子晶体.采用平面波展开方法,得到了硅基蜂窝状空气环型光子晶体的能带结构,分析了空气孔半径及介质柱半径对完全禁带宽度的影响,发现硅基空气环型光子晶体结构的完全禁带宽度值很小,无法优于传统硅基空... 详细信息

构建了二维硅基蜂窝状空气环型光子晶体.采用平面波展开方法,得到了硅基蜂窝状空气环型光子晶体的能带结构,分析了空气孔半径及介质柱半径对完全禁带宽度的影响,发现硅基空气环型光子晶体结构的完全禁带宽度值很小,无法优于传统硅基空气孔型光子晶体结构.为了有效增大硅基蜂窝状空气环型光子晶体的完全禁带,本文将内芯介质柱替换为高折射率或各向异性的材料.当引入高折射率的介质柱材料时,空气环型光子晶体完全禁带宽度明显增大,最大可达15.59%;进一步引入各向异性材料Te作为介质柱材料,蜂窝状空气环型光子晶体明显优于传统蜂窝状空气孔型光子晶体,最大完全禁带宽度值达到16.889%.

关键词：光子晶体完全禁带平面波展开法各向异性Te

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大鼠在侧向冲击下的平衡调节行为

科学通报 2014年第13期59卷 1249-1257页

作者：吉爱红类彦锋王周义董本正姚宁戴振东南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所南京210016 南京航空航天大学机电学院南京210016

在外界的干扰下,动物可以实时地调整运动模式,来平衡外界的扰动以保持运动的平稳性.本文以短腿直立动物大鼠(Rattus norregicus)为研究对象,用单摆分别冲击大鼠的胸外侧和腹外侧,由高速摄像机和三维运动反力测试系统同步记录大鼠受到冲... 详细信息

在外界的干扰下,动物可以实时地调整运动模式,来平衡外界的扰动以保持运动的平稳性.本文以短腿直立动物大鼠(Rattus norregicus)为研究对象,用单摆分别冲击大鼠的胸外侧和腹外侧,由高速摄像机和三维运动反力测试系统同步记录大鼠受到冲击时的运动行为和受到的地面反力.研究大鼠受到侧向冲击的平衡调节策略.大鼠抗冲击的平衡调节策略与身体受冲击的部位有显著相关性.胸外侧受到冲击时,大鼠主要依靠类弹簧的身体迅速弯曲吸收能量.腹外侧受到冲击时,大鼠通过身体的侧摆和腿的外支撑,刚性地平衡侧向冲击力和力矩.通过身体的侧摆实现应急缓冲比身体弯曲的应急缓冲时间短,但是调整恢复到正常运动状态需要更多时间.研究动物在外界干扰下的身体平衡调节策略,可以为仿生机器人的鲁棒性设计提供参考.

关键词：侧向冲击平衡策略大鼠身体弯曲侧向跨步

滚轮黏附式爬壁机器人的附着机理及应用试验研究

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机械设计与研究 2020年第1期36卷 25-31页

作者：徐杰吉爱红胡捷王伟沈欢戴振东袁吉伟南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所南京210016

壁虎依靠脚掌上的纳米级刚毛,可以附着在光滑的壁面甚至天花板上,并且可以以较快的速度自如爬行。以分子间作用力为附着机制的仿壁虎黏附爬壁机器人,在军事和民生领域都有非常迫切和广阔的应用需求。壁虎在壁面爬行时,足端斜向上运动带... 详细信息

壁虎依靠脚掌上的纳米级刚毛,可以附着在光滑的壁面甚至天花板上,并且可以以较快的速度自如爬行。以分子间作用力为附着机制的仿壁虎黏附爬壁机器人,在军事和民生领域都有非常迫切和广阔的应用需求。壁虎在壁面爬行时,足端斜向上运动带动脚趾以一定角度旋转脱离接触面,以这种稳黏附、易脱附的爬壁机制为启示,设计了一种滚轮黏附式的仿生爬壁机器人。开展了机器人爬壁状态下的力学原理分析,得到了电机扭矩、机器人自重与黏附力的关系。在采用电机驱动、齿轮传动的四驱结构的基础上,设计了稳黏附、易剥离的四辐条滚轮机构,实现了轮式机器人在光滑壁面的爬行。通过拍摄并分析机器人爬壁的高速视频,得到了机器人爬壁的启动加速度和稳定后的爬行速度。为了进一步测试分析机器人爬行于不同倾角平面时黏附力的变化范围及变化规律,设计了精度为3 mN的二维力传感测试平台,验证了仿壁虎机器人轮式黏附垫的黏附性能,结果显示研制的滚轮黏附式爬壁机器人可以在光滑垂直壁面上实现快速稳定地爬行。

关键词：新型黏附材料滚轮式爬行机构模型力学分析接触力学分析

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传感器人体运动行为特征识别研究进展

计算机工程与应用 2019年第1期55卷 23-28,41页

作者：景元吉爱红张曦元宋雅伟陈炜峰南京信息工程大学自动化学院南京210044 南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所南京210016 南京体育学院奥林匹克学院南京210000 南京体育学院运动健康科学系南京211014

人体运动行为特征识别在医疗健康、人机接口、体育竞技等诸多领域都有广泛应用。介绍了常见的用于运动数据采集的传感器和相应方法,简述了运动数据预处理的一般手段;介绍了运动数据特征提取的过程,重点描述了常见运动行为特征识别方法... 详细信息

人体运动行为特征识别在医疗健康、人机接口、体育竞技等诸多领域都有广泛应用。介绍了常见的用于运动数据采集的传感器和相应方法,简述了运动数据预处理的一般手段;介绍了运动数据特征提取的过程,重点描述了常见运动行为特征识别方法的研究现状,并简述其应用现状。最后,指出了目前运动行为特征识别中所面临的问题,并给出了未来的发展方向。

关键词：人体运动行为特征识别加速度传感器压力传感器肌电信号