用于检测三维力的柔性触觉传感器结构研究及有限元分析

基于力敏导电橡胶材料,设计了一种四电极对称结构的三维力柔性触觉传感器.利用有限元分析软件ANSYS,结合橡胶材料的Mooney-Rivlin本构模型,对传感器加载垂直力和剪切力进行有限元分析,得到传感器在三维力作用下的应力应变分布状态,并进行了实验验证,结果表明了传感器结构设计和数学模型构建的合理性.通过对传感器传力的触头材料和形状进行有限元分析,表明触头选择硬度相对较大的材料,制成长椭球状半径(a=1.5b),可以优化传感器的性能,为用于检测三维力的柔性触觉传感器的实际应用提供了依据.     

香港郊野公园的景观特色探析

随着社会经济发展和城市化水平提高,人们对户外游憩的需求日益旺盛,游憩逐渐成为人们生活的重要组成部分.同时,人类也不断地对自然绿地进行开发,导致城市边缘区或近郊区自然景观减少甚至破坏.为保护自然环境并向市民提供郊野康乐和教育设施,各国相继开发建设了郊野公园.     

三维力柔性触觉传感器电极研究与实验

为了实现机器人智能皮肤对三维力的探测,基于炭黑/碳纳米管/硅橡胶的表面压阻效应,设计了2种不同排布的对称结构的四叉指电极三维力柔性触觉传感器.理论分析了这2种三维力传感器的工作原理,并对这2种结构的传感器进行了量程、灵敏度、线性度等实验对比,实验证明四电极方形排布的传感器在剪切力方向拥有更高的灵敏度和更好的线性度,但量程相对十字形排布的传感器较小。通过三维力实验表明,这2种新型的三维力柔性触觉传感器均具备检测三维力的功能,可在机器人皮肤等实际应用场合,根据工作量程和灵敏度的不同要求来选择传感器结构。     

基于联合卡尔曼滤波的配电网多源异构数据融合

由于传统方法没有对配电网多源异构数据采集的时间进行配准,导致配电网多源异构数据融合时误差大、效率低。针对该问题,提出了基于联合卡尔曼滤波的配电网多源异构数据融合方法。构建了数据纠偏机制,采用最小二乘法对数据采集的时间配准,并采用拉格朗日插值方法对时序数据填充,计算数据关联性。在此基础上,采用联合卡尔曼滤波算法将相同数据融合到同一个类中,以此实现配电网多源异构数据融合。实验结果表明,所研究的数据融合方法不仅能够根据需求一直追踪需求的融合误差,还能够降低节点电压与功率估计的相对误差、提高配电网多源异构数据融合的效率。实验结果不仅证明了所研究融合方法的有效性,还证明了联合卡尔曼滤波算法在数据融合中的适用性。     

基于水资源核算的太湖流域水环境退化成本分析

为合理制定流域水价,加强流域水资源统一管理,提高水资源节约利用水平,促进水资源可持续利用,对水环境与经济社会产生的关系进行综合考量;在核算太湖流域2010年水资源的基础上,分别利用基于防护费用的评估方法和基于损害的水环境退化估价方法,计算分析2010年太湖流域水环境退化成本。结果表明:对污染物进行源头治理不仅是出于对环境保护的考虑,更是尽可能地降低水环境退化成本、避免经济损失的最佳选择。水环境退化分析为合理制定水价及水资源统一管理提供了重要参考。     

近二十年中国乡村景观特征体系研究 进展

乡村景观是乡村生态环境及文化的重要承载单元之一,基于乡村景观特征体系开展科学合理的规划,建设生态宜居乡村,是在生态文明思想引领下建设美丽中国的重要内容。对乡村景观特征体系的研究是乡村景观研究及规划的基础,以CNKI数据库为基础,梳理了中国乡村景观研究相关文献。首先归纳了乡村景观研究进展,结合文献可视化分析软件Cite Space绘制知识图谱,分析2000—2020年中国乡村景观特征体系的研究现状和研究热点;系统介绍了现有的景观特征体系理论和应用研究;总结归纳中国乡村景观特征体系的发展趋势及方向为：1)基于应用目标指引建立合理的中国乡村景观特征指标体系;2)乡村景观特征分类及价值评价协同研究;3)乡村景观特征体系应用信息化发展研究。     

基于炭黑填充导电橡胶的压力/温度传感器非线性特性

通过研究电阻率和电阻几何系数对"负电阻-压力系数"(NPCR)和"正电阻-温度系数"(PTCR)的影响,分析了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的压力/温度传感器的非线性特性。结果表明: 导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应产生非线性的主要原因为电阻率的非线性变化; 当炭黑体积分数接近渗流体积分数时,其电阻率对体积的变化敏感程度高,此时,导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应的非线性特性较强; 由于导电炭黑/橡胶的体压缩系数大于其热膨胀系数,且导电炭黑/橡胶在压力场和温度场下的形变过程不同,导电炭黑/橡胶NPCR效应的非线性强于PTCR效应的非线性。     

基于炭黑填充导电橡胶的力敏传感器的灵敏度

以通用有效介质理论为基础, 给出了炭黑填充导电橡胶(炭黑/橡胶)的力敏传感器灵敏度计算方程。采用该方程并结合形变和压阻效应, 分析了影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数。结果表明: 炭黑体积分数是影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数。当炭黑体积分数在临界体积分数附近时, 力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度为0.1～11.5 MPa^-1, 其敏感机制主要为压阻效应。当炭黑体积分数在渗流区时, 灵敏度为0.2～3.6 MPa^-1, 其敏感机制还与接触压力的大小有关, 压力较小时, 主要为压阻效应; 压力较大时, 主要为应变效应。若炭黑体积分数在传导区, 灵敏度为0.3～1.7 MPa^-1, 其敏感机制主要为应变效应。     

碳纳米管/炭黑/硅橡胶复合材料的压阻计算模型分析

以碳纳米管、炭黑为填料,硅橡胶为基体制备柔性压力敏感材料。将炭黑填充硅橡胶的压阻计算模型扩展应用于碳纳米管/炭黑/硅橡胶材料,研究了不同填料配比下的碳纳米管/炭黑/硅橡胶的渗流特性,并通过实验对计算模型进行了分析。结果表明,在碳纳米管/炭黑/硅橡胶体系中,选择适合的碳纳米管和炭黑组分配比,可获得较低的渗流阈值,且压阻实验结果与计算曲线偏差较小;由于碳纳米管和炭黑的协同效应和通用有效介质理论适用的边界条件,使得在碳纳米管/炭黑以一定的配比混合下,并用的导电填料体积分数略偏离阈值附近时,实验结果与计算模型曲线可以较好地吻合。     

高温高压环境下13Cr不锈钢的腐蚀性能

采用高温高压釜研究了110钢级13Cr不锈钢在模拟油气田腐蚀环境气、液相条件下的腐蚀行为,利用SEM、XRD及EDS等对表面腐蚀产物形貌及成分进行了分析。结果表明,气、液两相环境下,13Cr材料腐蚀速率均随温度的升高而在150℃左右达到最大值,且气相腐蚀速率均大于液相。液相环境中13Cr钢主要发生均匀腐蚀,局部腐蚀较为轻微,气相则主要发生点蚀;气、液两相条件下材料的点蚀速率均大于均匀腐蚀速率。13Cr不锈钢在两相条件下的腐蚀产物膜的主要成分为Fe-Cr化合物;元素Cr主要以Cr2O3的形式存在于腐蚀产物膜中。