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结合Udwadia-Kalaba控制理论的下肢外骨骼步态轨迹跟踪控制

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 148-158页

作者：肖志毅沙连森邹学坤黄锟李永斌刘斌中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 江苏苏州215000 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215000

针对现有轨迹跟踪控制方法较难兼顾控制精度与稳定性的问题,提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)控制理论的鲁棒控制方法。基于拉格朗日法建立机器人动力学模型,将动力学参数分为确定的名义部分与不确定部分;结合U-K理论与系统名义部分参... 详细信息

针对现有轨迹跟踪控制方法较难兼顾控制精度与稳定性的问题,提出一种基于Udwadia-Kalaba(U-K)控制理论的鲁棒控制方法。基于拉格朗日法建立机器人动力学模型,将动力学参数分为确定的名义部分与不确定部分;结合U-K理论与系统名义部分参数确定外骨骼机器人系统理想运动轨迹约束下的名义部分控制力矩;为消除机器人系统不确定部分的影响,引入鲁棒控制器,通过划分不确定性边界确定其应输出的额外控制力矩。仿真结果表明:相较于传统PID算法,基于U-K控制理论的鲁棒控制的外骨骼机器人髋关节、膝关节角度的轨迹跟踪控制精度分别提高了76.4%和96.8%。基于设计的下肢外骨骼机器人样机进行轨迹跟踪对比实验,实验结果表明:基于该方法的下肢外骨骼髋关节、膝关节角度的轨迹跟踪精度为0.467 0°和0.114 1°,相比作为对照的PID算法,分别提高了82.6%和86.8%,同时系统整体控制周期缩短了56.6%,该控制方法具有更高的同步性、控制精度与稳定性。

关键词：下肢外骨骼机器人 Udwadia-Kalaba控制理论鲁棒控制轨迹跟踪控制

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黄土区3种护坡植物三维可视化模拟与根系构型参数分析

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水土保持研究 2025年第1期32卷 218-226页

作者：张旭姚晨杜婷马志强朱宏杰汪艳杜峰中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心中国科学院水利部水土保持研究所中国科学院大学西北农林科技大学水土保持研究所

[目的]对植物根系数字化并进行三维实体可视化模拟，对于了解植物根系形态和为水保工程制图提供植物实物图库都具有重要的理论与实践意义。[方法]逐层挖掘黄土区酸枣、沙棘、狼牙刺3种护坡植物根系，使用3D数字化仪FasTrak获取根系三维... 详细信息

[目的]对植物根系数字化并进行三维实体可视化模拟，对于了解植物根系形态和为水保工程制图提供植物实物图库都具有重要的理论与实践意义。[方法]逐层挖掘黄土区酸枣、沙棘、狼牙刺3种护坡植物根系，使用3D数字化仪FasTrak获取根系三维点阵坐标后利用SketchUp软件对根系进行三维建模并提取根系构型参数。为了建立完整的植物地上地下三维实体图库，同时使用FreeScan UE激光扫描仪得到相应地上部点云数据，经Soildworks软件渲染后建立植物地上部三维模型。[结果](1)建立了3种植物的地上地下三维实体模型图；(2)3种植物的根幅/根深均大于1(1.10～3.41),根系在水平方向上占有优势，狼牙刺最小为1.10;(3)3种植物冠幅/根幅分别为酸枣(0.25)、沙棘(0.69)、狼牙刺(0.73),均小于1,植物根系较地上部在水平方向上占优；(4)3种植物Fitter拓扑指数均接近于1,分别为酸枣(0.915)、沙棘(0.802)、狼牙刺(0.771),接近于鱼尾型分支；(5)植物根系总根长、总表面积、总体积在上坡方向占比大于50%,均在上坡方向更有优势。[结论]所建立的植物三维模型图对植物还原度高，为整株植物三维可视化模拟提供了一种方法。

关键词：黄土区整株植物三维可视化模拟 SketchUp 根系形态

土层地震反应计算选用模型与输入界面影响的研究

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地震科学进展 2025年第1期55卷 12-20页

作者：朱淑凯景立平齐文浩中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080

本文选用H-D模型和Davidenkov模型对土层动力试验本构参数进行拟合,讨论了本构模型对土层地震反应计算的影响;选取Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地各一个土层剖面,选定500 m/s剪切波速的界面作为地震动输入界面,下伏土层考虑为与输入土层性质一致,向下... 详细信息

本文选用H-D模型和Davidenkov模型对土层动力试验本构参数进行拟合,讨论了本构模型对土层地震反应计算的影响;选取Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地各一个土层剖面,选定500 m/s剪切波速的界面作为地震动输入界面,下伏土层考虑为与输入土层性质一致,向下取5~30 m的6个输入界面,选用Imperial Valley波、Northridge波以及Kobe作为输入地震动,用一维等效线性化方法进行计算,分析了输入界面选取对土层地震反应计算的影响。通过对结果的分析得出:①Davidenkov模型对于软土拟合优度优于H-D模型,但两者拟合得到的土层地震动反应区别较小,仅在0.40 g幅值输入情况下PGA表现出一定差别。②地表峰值加速度在下伏土层一定厚度内随着深度增加而增大;地表加速度反应谱下伏土层一定厚度内随着深度增加在短周期减小,在长周期和波峰增大。③土层地震反应分析在选定500 m/s剪切波速为钻孔终层和输入界面时,宜考虑5~20 m厚的与终层性质相同的下伏土层作为输入界面。

关键词：输入界面土的动力本构关系地表峰值加速度地表加速度反应谱

林火对大兴安岭多年冻土区灌丛湿地土壤微生物生物量碳/氮的影响

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东北林业大学学报 2025年第1期53卷 147-155页

作者：许涛李晓英蔡慧颖韩易伦刘静李景涛陈魁东北林业大学哈尔滨150040 中国科学院西北生态环境资源研究院

林火是影响多年冻土稳定性的主要因素之一,对火后多年冻土区土壤微生物生物量碳氮的变化特征进行分析,为火后冻土土壤恢复提供理论依据。以大兴安岭漠河2002年火烧灌丛湿地为研究对象,在未火烧和火烧区分别随机设置5个试验样地采用土钻... 详细信息

林火是影响多年冻土稳定性的主要因素之一,对火后多年冻土区土壤微生物生物量碳氮的变化特征进行分析,为火后冻土土壤恢复提供理论依据。以大兴安岭漠河2002年火烧灌丛湿地为研究对象,在未火烧和火烧区分别随机设置5个试验样地采用土钻分别采集土壤深度(h)为0

关键词：林火土壤微生物生物量碳土壤微生物生物量氮土壤理化性质灌丛湿地大兴安岭

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腾冲火山壳幔过渡带分析及岩浆上涌通道初探

地震研究 2025年第1期48卷 41-48页

作者：范心甜危自根谢军程智伟凌媛李雪垒刘益炜中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056038 中国科学院地质与地球物理研究所地球和行星物理重点实验室北京100029 湖南工商大学微电子与物理学院湖南长沙410205

壳幔过渡带是地壳与地幔物质和能量的交换场所,其结构特征与该区的深部过程和构造演化密切相关。提取腾冲火山区31个地震台站下方的接收函数H-κ叠加获得的地壳厚度随频率变化特征和接收函数的Ps/P、PpPs/P振幅比,发现盈江断裂北部的黑... 详细信息

壳幔过渡带是地壳与地幔物质和能量的交换场所,其结构特征与该区的深部过程和构造演化密切相关。提取腾冲火山区31个地震台站下方的接收函数H-κ叠加获得的地壳厚度随频率变化特征和接收函数的Ps/P、PpPs/P振幅比,发现盈江断裂北部的黑空山-燃灯寺和南侧沙坝台区域具有比周边区域更低的振幅比,约有2 km地壳厚度差异。将该观测结果与前人获得的这两个区域相对薄的地壳厚度与高的V_(P)/V_(S)比值相结合,表明黑空山-燃灯寺和沙坝台区域具有厚的壳幔过渡带,推测其是地幔物质涌入地壳的通道。结合前人获得的该区上、中、下地壳都存在大片低速体的特征,推测来自地幔的岩浆很可能沿着腾冲火山区黑空山-燃灯寺和沙坝台这两个区域上涌到地壳,并依次在下、中和上地壳富集和横向展布,最终沿多个通道喷出地表。

关键词：腾冲火山接收函数振幅比地壳厚度壳幔过渡带地幔上涌通道

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圣女果串采收末端执行器的设计与实验

农机化研究 2025年第3期47卷 103-110页

作者：李小平孙丙宇重庆三峡学院机械工程学院重庆万州404000 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031

为提高圣女果采摘效率和降低果实损伤,设计了圣女果串采收末端执行器。其末端结构采用平面四连杆驱动夹持剪切机构,夹持机构采用自补偿设计,使夹持与剪切动作一体化完成。同时,基于螺旋理论,建立接触模型,验证分析了夹持结构的力封闭性... 详细信息

为提高圣女果采摘效率和降低果实损伤,设计了圣女果串采收末端执行器。其末端结构采用平面四连杆驱动夹持剪切机构,夹持机构采用自补偿设计,使夹持与剪切动作一体化完成。同时,基于螺旋理论,建立接触模型,验证分析了夹持结构的力封闭性,并对整体装置进行了动力学和运动学分析与仿真。室内实验结果表明:整串采摘的夹持成功率为100%,剪切成功率为86.7%。

关键词：圣女果串采收末端执行器夹持剪切一体化运动学仿真

2022年泸定6.8级地震房屋震害及其统计分析

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地震研究 2025年第1期48卷 123-131页

作者：孙路刘金龙湖州职业技术学院建筑工程学院浙江湖州313000 湖州市绿色建筑技术重点实验室浙江湖州313000 中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

2022年四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震。依据现场调查资料,介绍了震区房屋的主要结构类型及其建造特点,总结了各类房屋结构的典型震害现象,探讨了各类房屋典型震害特征的产生机理。通过震害数据的统计分析,建立了本次地震中各类结构... 详细信息

2022年四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震。依据现场调查资料,介绍了震区房屋的主要结构类型及其建造特点,总结了各类房屋结构的典型震害现象,探讨了各类房屋典型震害特征的产生机理。通过震害数据的统计分析,建立了本次地震中各类结构房屋的震害矩阵,并与其他学者的研究成果进行了对比,研究了不同房屋类型各地震破坏等级分布规律,给出了砖混结构房屋的地震易损性曲线。根据本次地震的震害特点,给出了提升房屋抗震能力的建议。

关键词：泸定6.8级地震房屋震害抗震能力