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基于HER-TD3算法的青皮核桃采摘机械臂路径规划

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农业机械学报 2024年第4期55卷 113-123页

作者：杨淑华谢晓波邴振凯郝建军张秀花袁大超河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省智慧农业装备技术创新中心保定071001

针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep de... 详细信息

针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep deterministic policy gradient with hindsight experience replay,HER-TD3)对采摘机械臂进行路径规划,通过HER算法提高智能体的探索能力,缓解稀疏奖励的问题;通过TD3算法提高智能体的稳定性,减少了训练中出现的震荡现象。为了证明HER-TD3算法的可行性和泛化能力,引入TD3、HER-DDPG算法进行对比,采用降维训练方法对3种深度强化学习智能体进行训练,结果表明HER-TD3算法模型在完成路径规划任务中成功率达到98%,与HER-DDPG算法相比提高4个百分点,与TD3算法相比提高19个百分点;在CoppeliaSim软件中搭建三维模型仿真环境,设计初始姿态和碰撞检测,使用YOLO v4识别青皮核桃,通过该算法模型能够引导虚拟采摘机械臂避开树枝障碍物达到目标位置,完成无碰撞路径规划,无障碍物和有障碍物时路径规划成功率分别为91%和86%;利用物理样机进行青皮核桃采摘试验时,仍能较好地完成路径规划任务,无障碍物时采摘路径规划成功率为86.7%,平均运动时间为12.8 s,有障碍物时采摘路径规划成功率为80.0%,平均运动时间为13.6 s,验证了HER-TD3算法对复杂环境具有较好的适应性和稳定性。

关键词：青皮核桃采摘机器人机械臂 HER-TD3算法路径规划

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青皮核桃采摘机械臂设计与仿真

农机使用与维修 2024年第2期 1-5页

作者：杨淑华谢晓波郝建军袁大超张泽宇张亚博河北农业大学机电工程学院河北保定071000 河北省智慧农业装备技术创新中心河北保定071001 河北省(邢台)核桃产业技术研究院河北邢台054300 河北华戎装备制造有限公司河北邯郸056800

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末... 详细信息

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末端执行器关键部件进行静力学分析,得到手指最大应力为17.69 MPa,能够完成果实抓取任务。然后,采用D-H法对机械臂建模,使用MATLAB软件的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行建立机械臂数字模型,并对其进行工作区间分析和轨迹规划仿真。结果表明,所选机械臂和末端执行器能够满足设计要求。

关键词：青皮核桃采摘机械臂受力分析 MATLAB仿真

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Transparent conducting properties of c-axis-oriented NaxCoO2 epitaxial thin films

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2018年第10期61卷 104-107页

作者： dachao yuan JiangLong Wang Nian FU XiaoLin Wu YueJin Ma ShuFang Wang College of Mechanical and Electrical Engineering Agricultural University of Hebei Baoding 071001 China Hebei Key Lab of Optic-electronic Information and Materials College of Physics Science and Technology Hebei University Baoding 071002 China

Transparent conducting oxides(TCOs)have attracted intensive attention because of their broad application in photoelectric devices such as solar cells,light-emitting diodes,and flat-panel *** TCOs used in industry,including tin(IV)oxide(SnO_2),indium oxide(In_2O_3),indium tin oxide(ITO),and zinc oxide(ZnO),are primarily n-type semiconductors[1-3].Suitable p-type TCOs are still

关键词：取向附生锌氧化物性质电影太阳能电池 TCO 应用程序 MoO3

A new artificial photosynthetic system coupling photovoltaic electrocatalysis with solar heating catalysis

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National Science Open 2023年第6期2卷 17-28页

作者： Yaguang Li Fanqi Meng Xianhua Bai dachao yuan Xingyuan San Shufang Wang Lin Gu Qingbo Meng Research Center for Solar Driven Carbon Neutrality Hebei Key Lab of Optic-electronic Information and MaterialsThe College of Physics Science and TechnologyInstitute of Life Science and Green DevelopmentHebei UniversityBaoding 071002China Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China College of Mechanical and Electrical Engineering Hebei Agricultural UniversityBaoding 071001China

In this work,we present a novel artificial photosynthetic paradigm with square meter(m^(2))level scalable production by integrating photovoltaic electrolytic water splitting device and solar heating CO_(2)hydrogenation device,successfully achieving the synergy of 1 sun driven 19.4%solar to chemical energy efficiency(STC)for CO production(2.7 times higher than that of large-sized artificial photosynthetic systems)with a low cost(equivalent to 1/7 of reported artificial photosynthetic systems).Furthermore,the outdoor artificial photosynthetic demonstration with 1.268 m^(2)of scale exhibits the CO generation amount of 258.4 L per day,the STC of~15.5%for CO production in winter,which could recover the cost within 833 sunny days of operation by selling CO.

关键词： artificial photosynthetic photovoltaic electrocatalysis solar heating catalysis CO_(2)hydrogenation low cost

石蜡/ZIF-8@ZIF-67 定形相变材料的储热性能

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农业工程学报 2023年第13期39卷 222-229页

作者：侯俊英侯传源李建昌杨金星王雅雅袁大超郝建军河北农业大学机电工程学院保定071001

针对固-液相变材料在相变过程中由于体积变化产生的芯材泄漏现象,该研究以ZIF-8@ZIF-67核壳结构为载体,以石蜡(paraffin)为相变芯材,采用溶剂蒸发法制备了质量分数为50%、60%、70%和75%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料。通过扫描电镜... 详细信息

针对固-液相变材料在相变过程中由于体积变化产生的芯材泄漏现象,该研究以ZIF-8@ZIF-67核壳结构为载体,以石蜡(paraffin)为相变芯材,采用溶剂蒸发法制备了质量分数为50%、60%、70%和75%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、BET比表面积、热重分析、差式扫描量热和瞬态平板热源等测试手段对定形相变材料的形貌、结构、热稳定性、相变潜热、热导率进行表征;采用Fluent软件对填充相变材料的相变蓄热供暖系统进行了数值模拟分析。结果表明:ZIF-8@ZIF-67形貌为大小均匀的菱形十二面体,石蜡的最高负载量为70%,且石蜡与ZIF-8@ZIF-67 MOF载体之间没有发生化学变化。质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67经50次热循环后,熔化焓为54.36 J/g,与循环前相比无明显下降(循环前熔化焓为59.59 J/g),说明其具有良好的热循环稳定性。研究表明质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67相变材料可以很好的保持整体系统的温度稳定性,具有良好的蓄-放热效果。

关键词：材料石蜡材料性能 ZIF-8@ZIF-67 定形相变材料模拟

基于PIV的不同受限形式下火羽流流场特性研究

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中国安全科学学报 2020年第6期30卷 135-141页

作者：张威张英李常委苑大超武汉理工大学安全科学与应急管理学院湖北武汉430070

为探究不同受限形式对火羽流流场的影响,采用精细热电偶技术和粒子图像测速(PIV)技术,监测扩散燃烧器在自由空间、侧壁空间和墙角空间下火羽流高度、温度和流场等,了解不同受限形式下火羽流流场特性。结果表明:当无量纲火源功率Q^*小于... 详细信息

为探究不同受限形式对火羽流流场的影响,采用精细热电偶技术和粒子图像测速(PIV)技术,监测扩散燃烧器在自由空间、侧壁空间和墙角空间下火羽流高度、温度和流场等,了解不同受限形式下火羽流流场特性。结果表明:当无量纲火源功率Q^*小于1.5时,无量纲火焰高度Lf/D随之线性增加;当Q^*超过1.5时,Lf/D增加幅度减小;在不同受限空间内的横向速度分布均服从近似高斯分布,且侧壁空间和墙角空间会使火焰中心产生一定偏离;Q^*为1.982时,涡旋直径为3.5~8 cm,涡度大小随侧壁面的增加逐渐增大,这是因为侧壁存在时涡旋会发生脱落,这种脱落导致短时间内释放大量热量,对火羽流存在拉伸作用从而促进燃烧,并进一步产生更大的涡旋。

关键词：粒子图像测速(PIV) 受限形式火羽流流场温度场涡旋

涂层界面反射超声的梳状滤波效应及其结合质量成像检测研究

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振动与冲击 2024年第9期43卷 234-240页

作者：周国正姜煜梁军姜大超袁懋诞苏州热工研究院有限公司江苏苏州215004 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心江苏苏州215004 广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006

涂层结构的界面结合质量可以通过超声无损检测技术进行有效表征。基于涂层界面超声传播模型及其反射信号特征研究,发现其回波信号具有梳妆滤波效应。理论分析表明,超声反射系数和相位都会随界面刚度而变化,在此基础上基于梳状滤波效应... 详细信息

涂层结构的界面结合质量可以通过超声无损检测技术进行有效表征。基于涂层界面超声传播模型及其反射信号特征研究,发现其回波信号具有梳妆滤波效应。理论分析表明,超声反射系数和相位都会随界面刚度而变化,在此基础上基于梳状滤波效应构建了适用于界面结合强度检测的频域特征参数。利用高频水浸超声扫查系统对不同结合质量的涂层样品进行了成像测试,并与标准划格法测试结果对比。研究结果表明,在涂层结合强度差异较小的情况下,通过回波信号的反射系数和梳状滤波效应频域特征参数都可以区分结合质量为0级和2级样品,而频域特征参数能够显著提升结合质量成像结果的对比度。该研究将为大批量涂层界面质量无损、在线、全覆盖检测提供理论基础与技术支撑。

关键词：反射超声涂层结合质量无损检测

MEMS Torsion-Mirror Actuators for Optical Switching or Attenuating Applications

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光学学报 2003年第S1期23卷 141-142页

作者： Wengang Wu, dachao Li, Yong yuan, Guizhen Yan, Yilong Hao, Shijiu Jin institute of Microelectronics, Peking University, Beijing 100871, China, Tel: 86-10-62757163, Fax: 86-10-62751789,E-mail: wuwg@*** State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin 300072, China Institute of Microelectronics Peking University Beijing 100871 China State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments Tianjin University Tianjin 300072 China

Novel MEMS torsion-mirror actuators with monolithically integrated fiber self-holding structures are fabricated, and investigated experimentally and theoretically. Their electromechanical and optical characteristics a... 详细信息

关键词： for in on PP MEMS Torsion-Mirror Actuators for Optical Switching or Attenuating Applications of Figure

“一轴三螺旋”创新模式助残辅具科技成果转化研究

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科技创业月刊 2018年第1期31卷 21-24页

作者：苑大超武汉理工大学中国残疾人事业发展研究中心湖北武汉430070

助残辅具科技成果转化是科技成果转化体系的重要内容,是一项非常复杂的系统工程。主要由政府、大学、企业和中介机构四大主体相互协作才能共同实现。因此,创新性提出了"一轴三螺旋"创新模式,并以此为理论基础推动助残辅具科技成果转化。... 详细信息

助残辅具科技成果转化是科技成果转化体系的重要内容,是一项非常复杂的系统工程。主要由政府、大学、企业和中介机构四大主体相互协作才能共同实现。因此,创新性提出了"一轴三螺旋"创新模式,并以此为理论基础推动助残辅具科技成果转化。"一轴三螺旋"创新模式,即"中介"这一轴和"大学、政府、企业"3个螺旋主体在科技成果应用于助残辅具的转化过程中发挥各自优势,各有侧重又相互协助与融合,实现科技成果在助残辅具应用方面精准转化。政府:完善政策法律保障体系,营造良好环境;高校:转变科研评价机制,完善科研激励体系;企业:强化主动创新能力,建立现代企业制度;中介:提升专业化服务能力,丰富中介服务方式。

关键词：一轴三螺旋创新模式助残辅具科技成果转化