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仿生沟槽锥形结构多种环境下油滴的自运输研究

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表面技术 2023年第8期52卷 363-370页

作者：雷超翔宋岳干吴威明李耀霞陈祖巧李国强西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010

目的虽然传统锥形结构可以实现水下油滴的定向运动,但在复杂环境中连续自适应的油滴自运输仍然是一个挑战。为此研发一种新型沟槽锥形结构表面,以实现多种环境下高效的油滴自运输。方法受到水稻叶各向异性沟槽结构和仙人掌刺不对称锥形... 详细信息

目的虽然传统锥形结构可以实现水下油滴的定向运动,但在复杂环境中连续自适应的油滴自运输仍然是一个挑战。为此研发一种新型沟槽锥形结构表面,以实现多种环境下高效的油滴自运输。方法受到水稻叶各向异性沟槽结构和仙人掌刺不对称锥形结构的启发,采用飞秒激光直写扫描系统在聚四氟乙烯上下表面加工沟槽锥形结构。借助接触角测试平台表征结构表面的润湿性,并通过扫描电子显微镜对表面微沟槽形貌进行分析。使用高速相机记录结构在水环境、水-空气界面和空气中的油滴运输过程,并以此为基础分析研究结构在多种环境下的油滴自运输能力。结果沟槽锥形结构实现了在水下、空气中及水-空气界面多种环境下油滴的连续自运输,并且展示出优于传统锥形结构的高效水下油滴自运输能力,收集速率达到112.17 mm/s。结论利用沟槽锥形结构良好的结构扩展性、无须消耗能源或外力驱动的操作模式和优异的油滴自运输能力,制备了水下自驱动集油装置,展示了该结构的潜在应用。

关键词：沟槽锥形结构拉普拉斯压力毛细力多种环境油滴自运输

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多种环境下电动垂直起降无人机路径规划研究

多种环境下电动垂直起降无人机路径规划研究

作者：刘明欢中国民航大学

学位级别：硕士

近年来,电动垂直起降无人机作为一种新兴的交通工具受到广泛关注,其在物流配送、旅客运输等方面具有无限的潜力。随着无人机技术的不断进步,未来会有大量无人机投入到更多领域中使用。由于无人机运行的低空空域环境复杂多变,在现有的空... 详细信息

近年来,电动垂直起降无人机作为一种新兴的交通工具受到广泛关注,其在物流配送、旅客运输等方面具有无限的潜力。随着无人机技术的不断进步,未来会有大量无人机投入到更多领域中使用。由于无人机运行的低空空域环境复杂多变,在现有的空中交通管理体系下,如何管控无人机使之能安全、有序、高效运行,成为一项具有挑战性的问题。其中,无人机路径规划作为一项无人机的核心技术,能提供良好的无人机运行管控决策,在解决无人机交通管理问题中发挥着重要作用,能有效解决无人机安全运行、能耗、地面风险等有关问题。因此,本文从无人机路径规划的角度,以电动垂直起降无人机为研究对象,研究在低空空域内多种环境不同条件下的无人机最优飞行路径。本文主要工作如下:第一,在规划最小能耗路径方面,考虑了飞行区域海拔高度和无人机飞行高度对无人机电池输出功率的影响。首先,将空气密度随高度变化的表达式与无人机电池输出率相结合,构建了更加精确的垂直飞行和水平飞行能耗表达式。其次,在水平路径规划中,提出了一种改进的Dubins全局避障路径规划方法,并与粒子群算法进行对比,结果表明本文提出的路径规划方法具有路径长度更短,结果唯一的优势。然后,根据飞行区域障碍物的高度,划分若干个无人机飞行高度区间,在每个飞行高度区间计算无人机垂直飞行能耗和水平飞行能耗,最后得到总能耗最小的飞行高度和水平飞行路径。第二,在规划城区地面低风险路径方面,考虑了城区建筑物的遮蔽作用,量化了建筑物的遮蔽效果。首先,在考虑空气阻力的影响下,建立了无人机失控坠落的轨迹方程。其次,建立了城区建筑物遮蔽作用的模型,根据建筑物的截面形状和高度,构建了无人机失控坠落撞击建筑物的模型,将无人机飞行路径分为遮蔽路径和风险路径。在遮蔽路径内,建筑物吸收无人机失控坠落撞击能量,对地面人员具有保护作用。在风险路径内,无人机失控坠落有撞击地面人员的风险。然后,根据无人机失控撞击致死率模型和无人机风险路径的长度,得到在不同的飞行高度下无人机的风险成本。结果表明建筑物具有显著的遮蔽效果,对无人机飞行高度和水平路径管控能有效减小风险成本。第三,在复杂低空空域动态避障方面,考虑了无人机实现冲突解脱的情况下,恢复到原路径的问题。首先,建立了无人机三维环境下的速度障碍法动态避障模型,以无人机最小转弯半径和与入侵机最小安全间隔为约束条件,以无人机偏离原路径距离最小为目标,构建包含无人机偏转半径,无人机与入侵机相对速度等变量的偏离距离表达式。其次,为尽可能减小偏离距离,优化无人机偏转半径,规划无人机局部路径实现无人机安全高效的实时避障。减小无人机偏离距离,在实现无人机高效动态避障的同时,能减小无人机偏离原路径的潜在风险,提高空域资源利用率。第四,在综合环境路径规划方面,综合考虑了无人机电池容量、地面风险和动态避障的问题。首先,根据无人机电池输出功率,以完成飞行全过程预留20%的电量为安全飞行的约束条件,得到能实现全过程的飞行路径。其次,将得到的最小偏离距离作为无人机与城区建筑物的最小安全间隔,运用改进的Dubins全局避障路径规划方法规划无人机城区运行路径。最后计算路径的地面风险成本,得到综合环境下满足预留电量,低风险的安全路径,实现无人机安全高效运行。综上所述,本文研究了无人机能耗、地面风险、动态避障的问题,并在综合环境中同时考虑了所有约束条件,得到无人机最优飞行路径,对提高无人机生存能力和维持无人机安全高效运行具有理论参考价值。

关键词：电动垂直起降无人机路径规划多种环境最小能耗地面风险动态避障

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环境污染的多种因素与环境保护对策

绿色科技 2012年第6期14卷 154-155页

作者：黄丽文广东省汕头市环境保护研究所广东汕头515041

分析了我国环境污染现状,包括大气污染、水污染和土壤污染等问题。对我国当前环境污染的防治工作现状进行了分析,从提高认识、能源结构、森林植被等方面提出相应的对策与建议,为改善我国的环境问题提供参考。

关键词：多种环境污染因素现状环境保护防护措施

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突破环境限制的导盲方法

中国图象图形学报 2015年第11期20卷 1545-1551页

作者：张探陈超江苏科技大学机械工程学院镇江212003

目的目前的导盲机器人大都局限于特定的环境,难以适应环境变换,为使导盲机器人突破空间限制,在多种不同的环境中引导盲人,提出一种基于环境地图创建的导盲方法。方法首先,根据同步定位与制图算法(SLAM)创建2维环境地图并同步定位;然后,... 详细信息

目的目前的导盲机器人大都局限于特定的环境,难以适应环境变换,为使导盲机器人突破空间限制,在多种不同的环境中引导盲人,提出一种基于环境地图创建的导盲方法。方法首先,根据同步定位与制图算法(SLAM)创建2维环境地图并同步定位;然后,采用A*启发式算法在已知地图中进行静态全局路径规划,再结合人工势场法在导盲机器人行走过程中进行动态避障;最后,在机器人操作系统(ROS)框架下构建导盲机器人软件控制系统,各功能节点按照特定规则相互通讯,使控制系统更加有序高效。结果在3种典型的环境下进行实验,结果表明,与其他导盲方法相比,本文方法不再拘泥于单一的空间或特定的环境,适用范围更广也更灵活;此外,导盲精度也更高,地图创建过程中,特征总数达30个时,特征估计误差仅为5 35 cm,行走多达12 000步时,自身位置估计误差仅为0 3 m,在路径规划过程中,导盲机器人路径长达100 m时的轨迹误差仅在0.4 m以下;相较而言,此方法更能满足日常导盲需要。结论本文提出的适用于多种环境的导盲方法,实验结果表明,该方法在多种环境中所创建的地图与实际场景相符,导盲机器人行走轨迹与规划路径基本一致,导盲精度相对较高,并且普遍地适用于视力障碍者日常活动的室内外区域,还能灵活地适应环境的变换,更具实用价值。

关键词：导盲机器人多种环境地图创建路径规划

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多功能小型移动试验平台

汽车电器 2022年第7期 98-100页

作者：刘圣亮张志雄连亮程艳武山西中电科技特种装备有限公司山西太原030032 中国电子科技集团公司第三十三研究所山西太原030000

针对多种环境和多功能移动试验平台快速展开的特点,集成多路电源、行车安全、车外气象监测、车内温湿度调节、音视频监控等系统,采用4G/5G通信技术、模块化设计理念、集中控制、人机工程等研制了多功能小型移动试验平台,经过应用验证,... 详细信息

针对多种环境和多功能移动试验平台快速展开的特点,集成多路电源、行车安全、车外气象监测、车内温湿度调节、音视频监控等系统,采用4G/5G通信技术、模块化设计理念、集中控制、人机工程等研制了多功能小型移动试验平台,经过应用验证,满足试验现场需求。

关键词：多种环境快速展开 4G/5G通信模块化设计人机工程

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环境污染的多种因素与环境保护对策

黑龙江科技信息 2012年第27期 56-56页

作者：张平安徽省宁国市环境保护监测站安徽宁国242300

随着社会的发展,人们对自然的过渡开采和利用,致使生态问题和环境问题日益凸显。下文中笔者将结合自己的工作经验,对环境污染的相关内容进行分析,从环境污染现状、环境污染因素分析、环境保护的措施等几个方面,谈谈对该问题的认识,仅供... 详细信息

随着社会的发展,人们对自然的过渡开采和利用,致使生态问题和环境问题日益凸显。下文中笔者将结合自己的工作经验,对环境污染的相关内容进行分析,从环境污染现状、环境污染因素分析、环境保护的措施等几个方面,谈谈对该问题的认识,仅供学术交流。

关键词：多种环境污染因素现状环境保护防护措施

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论中国北方草原饮食文化的生态观

内蒙古社会科学 2012年第2期33卷 59-63页

作者：张景明大连大学美术学院辽宁大连116622

草原饮食文化出现的历史大致可以追溯到距今50万年前。草原饮食文化从一开始就具有地域性的文化特征。在游牧民族诞生以后,由于自然环境、经济环境和社会文化环境的不同,草原饮食文化在内涵上呈现出草原区域性和民族性的双重属性,在外... 详细信息

草原饮食文化出现的历史大致可以追溯到距今50万年前。草原饮食文化从一开始就具有地域性的文化特征。在游牧民族诞生以后,由于自然环境、经济环境和社会文化环境的不同,草原饮食文化在内涵上呈现出草原区域性和民族性的双重属性,在外来文化的影响下,具有多样性的特点。同时,北方草原地区除了主体上的草原生态环境外,还有农业生态环境、森林生态环境等,不同的地理环境又导致文化的多样发展,产生了草原饮食文化的生态观。

关键词：北方草原饮食文化生态观念多种环境

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导盲机器人自主导航技术研究

导盲机器人自主导航技术研究

作者：张探江苏科技大学

学位级别：硕士

目前,全世界现有视力障碍者的数量极其庞大且新发视力障碍者的数量也在不断的增加。相较于其他引导设备,能够结合多样感测器并且信息处理性能更加优越的移动式机器人更具发展潜力和市场前景。然而,现阶段的导盲机器人大都只能在特定的... 详细信息

目前,全世界现有视力障碍者的数量极其庞大且新发视力障碍者的数量也在不断的增加。相较于其他引导设备,能够结合多样感测器并且信息处理性能更加优越的移动式机器人更具发展潜力和市场前景。然而,现阶段的导盲机器人大都只能在特定的环境或单一的空间中引导视力障碍者,无法适应环境的转变,缺乏实用性,难以满足社会需求。为拓宽导盲机器人的适用范围,使导盲机器人能够突破空间限制,在多种多样的环境中引导视觉障碍者,本文设计了一种导盲机器人自主导航方法。首先,整体规划自主导航机制的原理框架;然后,根据SLAM算法同步进行二维环境地图创建和自身定位;接着,采用A*启发式搜索算法在已创建地图中完成静态全局路径规划,并结合改进的人工势场法在导盲机器人行进过程中实现动态避障;之后,在ROS系统机制中搭建导盲机器人自主导航软件控制系统,使各性能模块有序高效地分享数据信息,增强控制系统的实时性。分别采用不同的程序语言对A*算法和人工势场法进行仿真分析,并在ROS框架中绘制各功能之间的通讯节点图;最后,在三种典型的环境下进行实验。结果表明,与其他导盲方法相比,此方法中导盲机器人不再依赖于其他设备,完全依靠自身实现导航,可以灵活变更使用环境,突破环境和空间的限制,适用环境更广,导盲精确度更高。在地图创建过程中的特征估计误差和自身位置估计误差,以及在路径规划过程中的轨迹误差均在小范围内浮动,相对来说,该策略更为贴合视觉障碍患者的真实需求。此外,研究并总结影响导盲机器人自主导航的不利因素,提出相应措施,为导盲机器人的发展提供依据。本文设计的导盲机器人自主导航方法不需要依赖外界设施,能够创建不同环境地图,躲避动态障碍,适用于多种环境。实验证明,该方法使导盲机器人能够在多种环境中较为准确的创建二维环境地图,导盲机器人行走轨迹与规划路径基本一致,导盲精度相对较高,且能够灵活适应环境转变,普遍适用于室内、外各种环境,能够在日常活动区域引导视觉障碍者,更具社会意义和市场前景。

关键词：导盲机器人自主导航多种环境地图创建路径规划系统设计