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旋拧式油茶果采摘末端执行器的研制与试验

林业工程学报 2025年

作者：甄乾广王金鹏周宏平何萌周磊南京林业大学机械电子工程学院

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三... 详细信息

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三角形布置的弹性带分别将动力从驱动轮传递到6个呈正六边形布局的从动轮，每个带轮带动与其固定连接的手指转动，该设计使末端执行器的整体质量为1.2 kg。进行了油茶果分离所需的拉力和扭力的测量试验，发现最大扭力为0.066 N·m，最大拉力为25.4 N，为末端执行器的结构设计提供了依据。试制了旋拧式油茶果采摘末端执行器的物理样机，并分别进行了油茶果采摘室内试验和果园试验，在实验室采摘平台上进行的60组模拟采摘试验得到果实的平均采摘成功率达到78.33%，花苞损伤率低于5%。果园实地采摘试验发现，电机转速222 r/min为最佳采摘转速，此时平均采摘成功率为70%，不考虑视觉定位油茶果的耗时，末端执行器单果的采摘时间为3～5 s，对花苞损伤低于5%。

关键词：油茶果柔性末端执行器旋拧采摘精确采摘

P-block基金属原子在TiO_(2)(110)表面的吸附及扩散性质研究

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 17-21页

作者：丁雅妮郭梦雨王博涵贾晨怡王美娟史金磊郑州师范学院物理与电子工程学院郑州市低维纳米材料重点实验室郑州450044

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们系统研究了p-block金属原子(Sn,Sb,Bi和Te)在TiO_(2)(110)表面上的吸附及扩散行为.计算结果表明Sn,Sb及Bi金属原子在TiO_(2)(110)表面上具有较大的吸附能和较高的扩散势垒,倾向于形成分散的p-... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们系统研究了p-block金属原子(Sn,Sb,Bi和Te)在TiO_(2)(110)表面上的吸附及扩散行为.计算结果表明Sn,Sb及Bi金属原子在TiO_(2)(110)表面上具有较大的吸附能和较高的扩散势垒,倾向于形成分散的p-block单原子,然而对于Te金属原子,由于其与衬底结合能相对较弱且扩散势垒较低而更倾向于形成团簇,该研究结果有助于为实验上构建基于p-block的金属单原子催化剂提供理论依据.

关键词： p-block单原子催化剂吸附及扩散势垒第一性原理计算

4d金属掺杂MoS_(2)改善对NO_(2)传感性能的机理研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 175-181页

作者：潘一翠罗磊高鑫付岳牟芷瑶朱洪强冯庆重庆师范大学物理与电子工程学院重庆401331 重庆市光电功能材料重点实验室重庆401331

二硫化钼(MoS_(2))是一种热门的气体传感器材料.针对MoS_(2)与气体分子之间的弱相互作用问题,掺杂是一种有效的解决方式.本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对二氧化氮(NO_(2))分子在4d金属掺杂后的MoS_... 详细信息

二硫化钼(MoS_(2))是一种热门的气体传感器材料.针对MoS_(2)与气体分子之间的弱相互作用问题,掺杂是一种有效的解决方式.本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对二氧化氮(NO_(2))分子在4d金属掺杂后的MoS_(2)表面上吸附的微观机制进行了理论研究.研究结果表明:4d过渡金属元素掺杂有利于提高MoS_(2)吸附NO_(2)后的稳定性,且掺杂改变了材料表面的还原性,改善了其传感性能.掺入4d金属原子的材料禁带宽度显著减小,并且在费米能级附近形成了新的杂质峰,这大大提升了它的导电性.且掺杂原子的4d与5s轨道电子之间的协同作用会提升气体分子与材料之间的传感特性,这表明4d金属原子掺入MoS_(2)可以成为一种有效的NO_(2)传感器材料.本文的工作有助于寻求合适的化学掺杂的方法来提高MoS_(2)基气体传感器的性能.

关键词： MoS_(2) NO_(2) 吸附掺杂第一性原理计算

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基于超分辨率重构技术的高效超表面设计方法

激光与光电子学进展 2025年

作者：张凯威郜洪云吕海飞夏元佳陈国兵武汉理工大学物理与力学学院中国人民解放军海军工程大学动力工程学院

超表面在调控入射电磁波方面具有独特优势，但在设计完整超透镜之前，需对大量单元结构进行建模和分析，这一过程不仅耗时，而且难以满足预期的相位分布要求，对仿真效率提出了严峻挑战。为解决这一问题，本文提出了一种结合生成对抗网... 详细信息

超表面在调控入射电磁波方面具有独特优势，但在设计完整超透镜之前，需对大量单元结构进行建模和分析，这一过程不仅耗时，而且难以满足预期的相位分布要求，对仿真效率提出了严峻挑战。为解决这一问题，本文提出了一种结合生成对抗网络（Generative Adversarial Networks, GAN）的超分辨率重构（Super-Resolution, SR）深度学习模型。该模型能够快速、准确地对现有的相位-几何尺寸数组进行扩充，生成数据密度更高的出射相位数组。在对9000组样本进行训练后，模型成功将60×60的小型相位-几何尺寸数组重构至120×120的大型数组，预测准确率高达95.17%。为验证模型的可行性，本文基于典型的消色差超透镜单元结构设计了可见光消色差超透镜，并进行了仿真验证。结果表明，与传统仿真和插值算法相比，所提出的深度学习模型显著缩短了仿真时间，同时显著提高了预测准确率。本文提出的深度学习模型为超表面单元的初始结构设计与选型提供了一种高效方法，并为生成对抗网络在电磁波调控领域的加速计算和数据拓展提供了有效解决方案。

关键词：超分辨率重构生成对抗网络超透镜单元深度学习高效率

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微波-声子与光-磁纠缠态的产生

物理学报 2025年

作者：徐明慧刘晓敏史佳佳张冲张静杨荣国郜江瑞山西大学物理电子工程学院山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室山西大学光电研究所

量子纠缠是量子计算和量子通信网络的核心资源。本文提出了一种在腔光磁力系统中同时获得微波-声子和光-磁纠缠的理论模型。该模型基于磁振子的混合量子系统，注入由超导电光装置产生的光-微波纠缠光束作为内腔场，并且用蓝失谐微波场... 详细信息

量子纠缠是量子计算和量子通信网络的核心资源。本文提出了一种在腔光磁力系统中同时获得微波-声子和光-磁纠缠的理论模型。该模型基于磁振子的混合量子系统，注入由超导电光装置产生的光-微波纠缠光束作为内腔场，并且用蓝失谐微波场激发磁振子模式产生磁振子-声子纠缠。通过光力分束器及微波-磁子状态交换相互作用转移纠缠，最终可以获得微波-声子和光-磁纠缠。理论上从系统哈密顿量和量子郎之万方程出发，得到漂移矩阵A，由漂移矩阵的负本征值保证文章计算的纠缠处于稳定状态。再利用对数负性分析研究了系统中量子纠缠的特性与相关参数的依赖关系。研究表明该系统可同时获得微波-声子以及光-磁之间稳态纠缠，并且在系统中直接注入纠缠的微波与光可以显著提升纠缠对温度的鲁棒性。该研究将在量子网络和混合量子系统的量子信息处理方面奠定基础。

关键词：量子纠缠光磁力双模压缩

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五边形石墨烯氧气吸附与解离特性研究

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 40-44页

作者：吴旌贺丁雅妮郭梦雨陈卫光史金磊河南财政金融学院创新创业学院郑州450046 郑州师范学院物理与电子工程学院郑州市低维纳米材料重点实验室郑州450044

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了O_(2)在五边形石墨烯(PG)上的吸附与解离动力学行为.研究结果表明,PG并不能有效地激发O_(2),形成稳定的氧吸附结构需要克服约0.54 eV势垒,并且吸附的O_(2)分解需要克服约0.82 eV势垒.然而,O... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了O_(2)在五边形石墨烯(PG)上的吸附与解离动力学行为.研究结果表明,PG并不能有效地激发O_(2),形成稳定的氧吸附结构需要克服约0.54 eV势垒,并且吸附的O_(2)分解需要克服约0.82 eV势垒.然而,O_(2)分解后的PG衬底结构却能使后续吸附的O_(2)分子自动分解,破坏C-C键,以致PG在空气中难以稳定存在.基于此,为了避免PG结构在空气中被氧化,我们进一步提出将过渡金属原子吸附PG,使得O_(2)更容易被过渡金属原子吸附与激发,从而避免了PG被氧化.

关键词：五边形石墨烯 O_(2)吸附与解离第一性原理计算

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五边形石墨烯双层电子性能及磁性调控的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 67-71页

作者：吴旌贺丁雅妮郭梦雨陈卫光王美娟史金磊河南财政金融学院创新创业学院郑州450046 郑州师范学院物理与电子工程学院郑州市低维纳米材料重点实验室郑州450044

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们研究了五边形石墨烯双层结构表面氢氟化对其电子结构及磁性的调控.计算结果表明,氢氟化的五边形石墨烯双层可以在价带顶和导带底出现自旋极化态,从而诱导出磁性且有效降低带隙.基于这一特性,... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们研究了五边形石墨烯双层结构表面氢氟化对其电子结构及磁性的调控.计算结果表明,氢氟化的五边形石墨烯双层可以在价带顶和导带底出现自旋极化态,从而诱导出磁性且有效降低带隙.基于这一特性,我们进一步发现通过调控氢氟化覆盖度能够有效调节体系带隙及磁矩,并且随着覆盖度增加实现了五边形石墨烯双层从半导体-金属-半导体的转变.

关键词：五边形石墨烯双层电子结构和磁性调控第一性原理计算

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反弹胶囊的实验研究和理论分析

新疆师范大学学报(自然科学版) 2025年第2期 36-44页

作者：韩己宁魏蔚马晓栋新疆师范大学物理与电子工程学院新疆发光矿物与光功能材料研究重点实验室

反弹胶囊（Rebounding Capsule）这一题目源于第34届国际青年物理学家锦标赛（International Young Physicists'Tournament,IYPT），也是2021年中国大学生物理学术竞赛（China Undergraduate Physics Tournament,CUPT）的题目之一。根据能量守恒定律，受到空气阻力的影响，球状物体做自由落体运动时，反弹高度永远无法超过初始高度。而胶囊状物体由于具有旋转初速度，反弹之后有可能超过初始高度。文章针对这一现象展开分析：第一，文章对“反弹胶囊”这一生活问题进行了数学简化和物理建模。第二，根据物理模型进行了多次重复实验并对实验现象进行分析后得出，反弹胶囊反弹之后的最大高度之所以超过初始高度是由于转动能和平动能之间的相互转化。第三，对上述实验现象展开理论分析，对反弹胶囊反弹之后上升的最大高度进行了定量计算。第四，利用计算机编程模拟验证了计算结果。最后对误差进行分析，对本研究进行了总结。

关键词：能量守恒转动动能反弹高度角动量定理

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“单片机原理及应用”课程思政建设探讨与实践

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南阳师范学院学报 2025年第1期24卷 97-101页

作者：程艺苑马世榜刘伟宋玉玲南阳师范学院智能制造与电气工程学院河南南阳473061 南阳师范学院物理与电子工程学院河南南阳473061

对“单片机原理及应用”课程进行了课程思政建设的探讨与实践。结合课程特点,重新设计了课程的教学目标,对课程思政进行了总体设计,深入挖掘思政元素,进行了多种教学方法和实施的改革创新,实现思政教育与课程教学的有机融合。

关键词：单片机课程思政课程建设