面向航天员虚拟训练的人机交互系统研制和测试

根据航天员地面虚拟训练的需求,设计了一套面向航天员虚拟训练的人机交互系统,研制了具有真实感与临场感的多自由度手臂力反馈设备,实现了航天员虚拟训练环境中的抓握、推拉等带力觉感受的各种交互操作,增强虚拟仿真环境的沉浸感受,提高仿真训练的逼真度。面向航天员虚拟训练的人机交互系统包括手臂力反馈设备、硬件系统以及软件系统。手臂力反馈设备具有7个运动自由度,包括三自由度平动、三自由度转动以及食指运动的自由度;硬件系统主要是下位机采集光电编码器的信号发送给上位机以解算力反馈设备末端位置,以及接收上位机的力反馈执行参数以控制力反馈执行器;软件系统基于Unity3D平台,搭建了虚拟空间舱训练环境,并且实现了上位机与下位机的接口通讯以及位置和力的解算。还提出了基于磁流变液控制的力反馈方法,独立设计了一种新型的磁流变液阻尼器作为力反馈执行器。整个系统工作空间可达0.4 m×0.4 m×0.5 m,位置测量精度高达3 mm。系统结构设计上的创新实现了机械解耦、力和力矩的解耦,整个系统工作空间大、安全性能高、输出力大、位置测量精度高,并且还可广泛应用于康复医疗、虚拟手术等领域,应用面广泛。     

激光雷达无人飞行器自主着陆选址方法

无人飞行器在陌生场景中的自主路径规划与着陆工作一直是相关领域研究的重点,提出了一种基于激光雷达采集到的点云数据来给飞行器推荐最优着陆地址的方法。该方法通过飞行器位姿信息辅助以及选址窗口维护等手段校正并扩充了雷达采集到的原始点云数据,之后再利用改进的RANSAC算法对生成的候选平面进行评估选择,最后反馈最优着陆点的位置坐标信息。仿真环境下的实验结果表明该方法运算结果稳定准确,且运算速度满足飞行器实时工作需求,同时计算所需空间时间开销较小,能够符合在现实场景中正常工作的标准。     

液化空气储能基本循环的热力学分析

目的   以新能源为主体的新型电力系统对储能的需求不断增加,液化空气储能是一种新兴的长时间、大容量物理储能方法,具有广泛的应用前景。文章旨在探究液化空气储能的热力学原理以及关键参数对储能效率的影响规律。 方法   建立了液化空气储能三种基本循环：分离式循环、冷能回收循环、冷能热能回收循环的热力学模型,分析了冷能回收、热能回收、高压压力、释能压力等关键参数对液化率和循环效率的影响。 结果   结果表明液化率与循环效率正相关。分离式循环的液化率与循环效率极低,冷能回收循环由于利用了液空复温过程中的冷量可以显著提升液化率与循环效率,冷能热能回收循环在此基础上利用了压缩热而进一步提升液化率与循环效率。液化率与循环效率随冷能回收量的增加而升高、随高压压力的升高而升高、随释能压力的升高而下降。 结论   冷能热能回收循环是液化空气储能的优选方案。高效蓄冷将对提升循环效率发挥重要作用。在液空复温过程中利用工业余热、废热有助于进一步提升循环效率。     

一种自动切换量程和提高测量精度的新方法

在三相交流电压测量过程中,针对量程手动转换的不确定性和因放大器放大倍数固定使得高低档量程的测量精度不能同时满足要求的问题,提出了一种在量程转换过程中采用电子开关Max308和数字处理技术自适应调整放大器放大倍数的新的电路设计方法,实现了量程的自动转换,避免了在未知输入电压高低的情况下手动切换量程的盲目性,保证了大小量程都具有相同精度。仿真结果和在三相电压监测仪中的应用表明,该电路具有较强的自适应调整功能和明显的应用价值。     

基于手眼双模态人机接口的移动机器人编队共享控制

传统的基于手控器单模态人机接口的移动机器人编队控制系统在进行队形变换和局部避障等复杂运动控制时效果较差。本文针对此问题提出了一种基于力反馈手控器和眼动仪双模态人机接口的编队共享控制方法。首先,将操作员的手部输入信号和视线跟踪信号分别映射为编队行进和队形切换命令。然后,设计一个由主端遥操作控制器和从端自主控制器组成的共享控制框架。主端遥操作控制器负责接收分发操作员的控制命令并接管编队行进运动控制和队形切换控制,从端自主控制器负责根据系统状态自主完成队形保持、外部避障和内部避碰等任务。最后,通过避障实验、队形切换实验和单双模态对比实验来证明该控制方法的有效性。实验结果表明,相对于传统的单模态双边遥操作控制,本文提出的控制方法降低了操作负荷,控制效率提升了17.42%。     

CO_2增稠剂聚醋酸乙烯酯-甲基倍半硅氧烷的合成

以过氧化苯甲酰为链引发剂,采用接枝聚合的方法在聚甲基倍半硅氧烷的支链上修饰聚醋酸乙烯酯,制得甲基倍半硅氧烷与醋酸乙烯酯的接枝共聚物。产物的红外光谱中同时出现了羰基的1747 cm-1、甲基的1377 cm-1以及Si-O-Si的1027 cm-1和1121 cm-1等特征吸收峰,表明该产物中同时含有醋酸乙烯酯和聚甲基倍...     

用于核环境管道维修的宏-微机器人遥控焊接

针对复杂核环境的管道焊接维修,提出了一种宏-微结构的机器人遥操作方法实现遥控焊接.通过工具转换接口和气动夹紧模块完成宏机器人与微机器人的快速连接.在宏机器人与微机器人之间加入六维力觉传感器,使宏-微的机器人遥操作中具有主动柔顺性.设计了宏-微遥操作机器人的控制器,并重点对重力补偿、管道自适应装配策略、弧长控制等进行了研究,实现了远端环境中的管道抓取、装配以及遥控焊接.结果表明,宏-微结构的机器人遥操作遥控焊接系统能够快速完成极限环境下的管道焊接维修,焊接质量稳定可靠.     

基于人工智能方法的岩爆预测系统

通过理论分析预测法和现场实测法,建立了一套长期预测和短期预测相结合的岩爆预测系统.长期预测模型是基于神经网络思想,运用国内外相关工程的岩爆资料作为训练样本,建立了小波神经网络预测模型,对工程范围内岩爆发生趋势进行了预测.短期预测模型首先针对监测到的声发射建立小波神经网络模型,对声发射时间序列进行拟合预测;再运用突变理论对预测的声发射建立了岩爆突变预测模型,进而对监测点附近岩爆发生情况进行准确的预测.两种预测模型都运用到了目前人工智能方法中比较新颖的小波神经网络理论,提高了收敛速度,容错能力,保证了预测的效果.通过工程实际运用,建立的岩爆预测系统预测精度高,预测结果与现场情况一致.两套预测模型可以适用于不同的工程阶段,互相验证,具有很好的工程实用性.     

烟草倍半萜合酶基因NtTPS21的克隆及功能鉴定

萜类化合物在植物生长发育、胁迫响应以及抵御病原菌侵染过程中发挥重要作用,克隆烟草倍半萜合酶基因并研究其功能可为烟草萜烯合酶的功能鉴定及抗病育种提供理论依据。本研究从普通烟草红花大金元中克隆获得了一个倍半萜合酶基因 NtTPS21,通过生物信息学分析、表达模式分析、酶学性质分析以及NtTPS21代谢产物的体外抑菌试验等方法,鉴定NtTPS21的生物学功能。结果表明,NtTPS21开放阅读框为 1671 bp,编码556个氨基酸,具有典型的萜类合酶催化活性位点,与拟南芥倍半萜合酶AtTPS21具有较高同源性。NtTPS21定位于核质中,能够被烟草青枯病菌感染诱导,且在青枯病抗病品种“岩烟 97”中的表达水平显著高于感病品种“长脖黄”。NtTPS21能够以法尼基焦磷酸（FPP）为底物,催化合成倍半萜类化合物 β-石竹烯,其代谢产物对烟草青枯病菌的生长具有显著抑制效果,以上结果说明NtTPS21基因及其代谢产物可能与烟草青枯病抗性相关。