具有避障能力的虚拟人姿态优化算法

为了解决复杂环境下的虚拟人运动控制问题,提出一种基于人工势场的具有避障能力的虚拟人姿态优化算法.首先在虚拟环境中根据目标和障碍物建立人工势场,并对虚拟人运动链末端进行无碰撞路径规划;其次将规划后末端每个中间位姿的逆运动学计算问题表示为带位姿和无碰撞约束的舒适度函数优化问题,并进行求解;最后得到虚拟人运动过程中一系列连续的无碰撞姿态,实现自行避障的虚拟人运动控制.通过实例测试验证了文中算法的有效性,该算法可应用于复杂环境下的虚拟人动画和人机工程仿真.     

人机任务仿真中虚拟人行为建模及仿真实现

提出一种采用高级智能对象(ASO)的建模方法,实现虚拟人的行为建模。首先, 引入 ASO 的概念,对交互特征中的交互元素、交互部位及对象动作进行定义,并对交互动作进 行分类;其次,提出了对象驱动方法,解决由虚拟对象作为主动体动作而导致的虚拟人作为被 动体的运动计算问题,实现对象以交互特征为主的建模;最后,根据人机任务需要对虚拟人的 基本行为动作进行分析,选择常用的 4 种基本动作,对其进行定义并进行动作组合,给出以交 互元素为主的位姿、手型的计算方法,实现了行为建模并进行仿真实现,解决了任务仿真中的 交互量大问题,使仿真结果具有重用性。并以飞机装配的手工铆接仿真为例对方法进行验证。     

基于语义分解的人机任务快速规划及仿真自动生成方法

人机任务仿真规划是人机系统应用的基础性工作,也是任务仿真制作过程中最具专 业性和复杂性的工作之一,研究人机任务仿真快速规划方法对提高人机系统的应用水平具有重要 的意义。针对现有人机系统中人机任务仿真交互量大、仿真进程不能自动生成以及仿真结果重用 性差等问题,提出一种基于语义分解的人机任务快速规划及仿真自动生成方法。首先,采用分层 模式,对人机任务的自然语义进行逐层分解和细化,直至最终可由计算机系统直接实现和执行的 动作来描述为止;然后,引入任务路径、轨迹和进程等概念,对复杂人机任务过程进行结构化定 义和表示,提出相应的图形化人机任务过程图形化规划方法,并在此基础上建立人机任务仿真自 动生成方法。开发支持这种方法的程序原型,并以飞机装配中卡板打开操作为例,对这种方法进 行测试和验证。     

热膨胀剥离法制备石墨烯作为负极材料的研究

以天然鳞片石墨为原料,使用改进的Hummers法制取氧化石墨,再通过热膨胀剥离法制备石墨烯,使用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、循环伏安及恒流充放电测试对样品进行表征,结果表明,所得产品为1~2层的蠕虫状褶皱型石墨烯。在0.2 C下,石墨烯电极首次可逆比容量为1 108m Ah/g,20次循环后可逆比容量稳定在780 m Ah/g附近,在0.5 C下,首次可逆比容量为713 m Ah/g,20次循环后可逆比容量稳定在520 m Ah/g附近。     

热膨胀剥离法制备石墨烯及其表征

以-48μm高纯鳞片石墨为原料,先采用Hummers法制备氧化石墨,再采用高温热膨胀剥离法制备石墨烯.利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、N2吸附-脱附(BET)等研究了氧化石墨及石墨烯的晶体结构、表面官能团、表面形貌、比表面积、孔径分布等.XRD研究结果表明,氧化石墨层间距为0.94 nm,原有的石墨峰消失;热膨胀所得石墨烯(2θ=25.6°,d(002)=0.348 nm)为无定形态.FT-IR分析表明,石墨氧化过程中结构层间形成大量含氧官能团,经高温还原后仅残存部分含氧官能团.石墨烯具有较高的比表面积(336.7 m2/g),其厚度在0.4～0.7nm之间,为1～2层石墨烯.     

武汉某地下式污水处理厂工程设计实例

与传统地面式污水处理厂相比,地下式污水处理厂具有节约土地资源、降低二次污染风险、减少病原体传播、可多元化利用地面空间等优点,近年来成为我国城市污水处理设施建设的热点和趋势。武汉市某地下式污水处理厂设计规模为10×10⁴ m³/d,占地2.91×10⁴ m²,以AAO+MBR作为核心生物组合工艺处理合流制污水,出水水质除TN和SS限值分别为15 mg/L和10 mg/L,其他主要出水水质指标达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中IV类水质标准,处理后的尾水排入明渠作为生态补水。文中总结了狭长形用地红线内全地下式污水处理厂同标高共底板的设计思路,最大程度发挥竖向空间作用,结合池体竖向分布特点,利用生物反应池临近空间设置溢流调节泵房,作为同类地下式污水处理厂工艺设计及功能布局的参考。     

镍铝基柱撑蒙脱石的热行为研究

以钠基蒙脱石为原料,采取共聚法制备镍铝基柱化剂,并用湿法工艺合成镍铝基柱撑蒙脱石,采用X射线衍射、傅里叶红外光谱分析以及N2吸附-脱附等分析方法对柱撑蒙脱石的热处理(300~700℃)产物进行研究。研究结果表明:随着焙烧温度的升高,镍铝柱撑蒙脱石层间的聚合羟基阳离子发生脱水脱羟基反应,羟基阳离子释放的质子进入Si-O八面体层,与Si-O-Al键反应形成Si-OH和Al-OH键。柱撑蒙脱石随焙烧温度的升高,结晶性变差,当温度达到600℃时,(001)面衍射峰已不明显,层结构受到严重破坏,比表面积大幅减小。d(001)由1.9023nm减小至1.3591nm,比表面积由156.39m2/g减小到71.02m2/g,而平均孔径由5.126nm增加至9.362nm。     

数字化环境下装配尺寸链分析的几何方法

为了有效地解决复杂尺寸链的分析问题并提高尺寸链分析的效率,提出和建立基于产品三维数字化模型及参数化驱动技术的装配尺寸链分析方法--尺素链分析法.首先定义尺素和尺素链等概念,并在此基础上建立尺寸公差的尺素表示模型及其语义映射;然后给出尺素链构造方法、计算误差传递系数的几何度量方法以及尺素链分析的实现方法.该方法已在CATIA V5系统上实现,并结合某机构的装配尺寸链分析开展初步的应用.结果表明,尺素链分析可以达到传统装配尺寸链分析的目的.     

基于广义代数旋转曲面的刚柔混合人体几何建模方法

为了满足计算机辅助人机工程应用软件对数字化人体模型外观逼真性及运动真实性的要求,提出采用广义代数旋转曲面进行刚、柔混合人体几何建模的方法.首先在拓宽传统代数旋转曲面的基础上,提出广义代数旋转曲面并给出曲面隐式方程组的表达方式;其次利用广义代数旋转曲面对人体肢体表面进行几何统一表示,并将主躯干(腰部和胸部)在姿态变换过程中视为柔性肢体;最后,通过应用实例表明了人体模型的有效性,并能较好地满足人机仿真的需要.