基于有限状态机的管道自爬行机器人研制

管道运输是长距离能源运输的重要手段,而管道内检测机器人在管道检测与维护中扮演重要的角色。针对现有管道内检测机器人存在的管道适应能力不足、难以爬升立管等问题,研制了一款可爬立管的管道内自爬行机器人,机械方面,传动齿轮箱与变径机构配合提高了机器人的通过能力。系统硬件方面,多种传感器配合提高了机器人的管道环境感知能力,在此基础上,基于有限状态机理论,提出了机器人管道内自主行进控制方法,机器人物理样机的实验表明:该机器人能够识别并通过长距离油气管道中各种不同的管道结构,对立管有较好的爬升能力,搭载检测设备能够高效的完成管道内检测任务。

路杀对两栖爬行动物的影响机制及保护策略

野生动物路杀严重影响道路使用者和动物,导致人员伤亡、重大经济损失和高昂的生物多样性成本。降低路杀死亡率在野生动物保护、平安交通和发展经济等方面具有重要意义。两栖爬行动物是受路杀影响的主要野生脊椎动物类群,因此,监测和评估路域两栖爬行动物多样性的变化并确定其影响机制是一个紧迫的问题。总结了两栖爬行动物路杀的关键影响因素,展示了路杀对种群和遗传多样性的效应,并介绍了较为有效的保护方法和工程措施。中国具有丰富的两栖爬行动物,我国台湾地区于2011年构建了路杀监测网络,统计有123种两栖爬行动物受到路杀影响;中国内地于2021年已建立相关路杀研究网络,统计有105种两栖爬行动物受到路杀影响。为了更好地保护和恢复两栖爬行动物多样性,努力减轻这些影响,需应用新技术和方法,如DNA条形码鉴定方法和无线电追踪技术,改进调查质量;加强道路的生态保护工程建设和管理措施,提高保护效果;推动中国生态保护和道路建设可持续发展规划,优先保护具有重要生态系统服务功能的地区。

复合润滑结构改善滑动导轨表面爬行现象研究

滑动导轨在低速重载时产生爬行现象,严重影响机床的加工精度。为了改善滑动导轨的爬行现象,对滑动导轨表面复合润滑结构的设计和摩擦力分阶段表征进行了研究。在激光烧蚀微织构的基础上,采用高温高压镶嵌法制备了复合润滑微织构,基于摩擦试验,提出了摩擦力分阶段表征方法,探索了不同复合润滑结构对各阶段摩擦力特征参数的影响规律,建立了复合润滑结构改善爬行现象的理论模型,找到抑制爬行现象性能最优的复合润滑结构。研究结果表明:表面微织构仅影响摩擦力的严重黏滑和爬升阶段,而复合润滑结构对整个启动阶段都有显著影响。填充二硫化钼(MoS 2)的正弦沟槽与六边形凹坑组合的多级复合润滑结构(SF-3)改善表面接触状态和抑制爬行现象的效果最好。与光滑表面(SS)试样相比,SF-3试样爬行时间缩短了72%,第Ⅰ阶段失稳力减小了69.83%,第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段的摩擦突跃力分别减小了75.91%和80.17%。

爬行真的可有可无吗?——婴幼儿动作发展的国际论证与经验启示

动作发展是指个体在成长过程中逐渐掌握并发展出的各种动作技能。爬行在婴幼儿动作发展中扮演着重要角色,对认知神经系统、肌肉骨骼系统、动作能力和社交能力等方面的成长发育有着积极意义。然而,我国学术界对于动作发展,尤其是爬行的重视程度相对较低,且公众对于爬行在个体成长中的重要性认知不足。以爬行这一婴幼儿时期关键的动作发展里程碑为例,运用文献资料法和逻辑分析法,系统梳理了国际上关于婴儿爬行的相关研究,包括其发展变化、多元作用、影响因素和干预措施等方面的理论研究与实践探索。对实现我国“幼有优育”的婴幼儿健康成长的研究启示主要有:开展大样本的婴儿爬行队列研究;采用婴儿爬行经历作为临床筛查的参考指标;改善婴儿家庭养育的爬行支持环境;完善特殊婴儿的爬行活动干预。

基于密集图卷积和注意力的攀爬行为识别技术

为解决大量特征信息在经过特征提取网络层层传递过程中不断被削弱以及针对时空和通道信息提取不充分的问题,本文基于MST-GCN提出了基于注意力和密集图卷积的攀爬行为识别方法。首先,在MST-GCN原先的时空图卷积网络中引入了密集连接,重构了特征提取网络,获取更丰富的关节之间的上下文关系;其次,在每层卷积块中引入卷积块注意力模块(CBAM),沿着通道和空间维度生成注意力特征图,加强模型对关键信息的特征提取能力。实验结果表明,本文所提出的方法相对于基线网络对攀爬行为的识别准确率提升了11.2%,并且超过当前其他方法。

爬行器与MAPS阵列测井仪器组合在水平井测试中的应用

油田水平井在开发中后期含水率过高的问题逐渐突出,测试找水需求日益增多。文章分析了水平井常见测试找水难点,针对产液剖面测井技术及测试仪器串送入技术提出一种结合爬行器送入工艺与MAPS阵列式生产测井仪器的找水工艺,并在水平井产出剖面测井中成功应用。

循环荷载作用下大坡度地铁道岔钢轨爬行分析

[目的]当道岔铺设在坡道上时会由于列车的循环制动导致轨道的纵向力有所增加,进而产生不均匀的钢轨爬行现象,使得道岔的受力变形规律更为复杂,甚至会影响道岔的正常服役使用,因此需对循环制动荷载作用下的大坡度道岔钢轨受力变形特征进行研究。[方法]开展了循环荷载作用下的扣件纵向阻力试验,建立了9号道岔非线性有限元模型,分析了循环荷载作用下的道岔钢轨爬行规律。[结果及结论]扣件系统在循环荷载作用下会出现阻力退化现象;在第1次列车制动后,道岔钢轨的爬行量最大;在循环荷载作用下,钢轨累积爬行增长量会随着循环荷载作用次数的增加而逐渐趋于稳定;坡度的存在会显著增大循环荷载作用下的钢轨爬行量;列车荷载形式对循环制动荷载作用下道岔钢轨的爬行量影响很小。

昆虫级微型爬行机器人的研究综述

爬行作为动物的一种有节律的运动行为,众多学者对其潜在机理的研究已经持续了一百多年。随着计算机集成技术、材料科学、空气动力学、微纳制造与人工智能技术的不断进步,对仿生爬行机器人的研究正朝着微型化和智能化的方向发展。本文对昆虫级微型爬行机器人的前沿动态发展进行了综合评述,并结合当前发展态势给出了微型爬行机器人未来发展的建设性意见。首先介绍了微型爬行机器人的研究背景和基本概念,对微型爬行机器人的运动机理和稳定性判据进行了简单分析。然后分析了微型爬行机器人的驱动方式并比较了各种微型爬行机器人的性能。最后,从供能、制造和设计3方面对微型爬行机器人的关键技术进行了总结,探讨了微型爬行机器人研究面临的问题,并提出了微型爬行机器人未来的应用前景和发展方向。

平面闸门爬行振动物理模型试验研究

基于物理模型试验,研究了平面闸门在动水闭门过程中动水压力、持住力和闸门爬行振动强度的变化特征,分析了闸门竖向水流作用和闸门支承摩擦对爬行振动的影响。结果表明:随着平面闸门开度减小,爬行振动强度和振动周期逐渐增大,振动主频率逐渐减小,并与简化系统固有频率范围一致;闸门竖向水流作用在强度和频域上与爬行振动间存在显著差异,水流脉动压力不是引起闸门爬行振动的主要因素;闸门支承摩擦是诱发爬行振动的主要因素,证实了理论模型中简化摩擦因素的合理性。

人体爬行运动信号检测与处理的研究进展

爬行是幼儿粗大运动发育的重要标志,同时也是运动障碍患者重要的康复训练手段,准确评价人体爬行运动状态对于了解幼儿粗大运动发育进程以及运动障碍患者康复疗效等具有重要的临床应用价值。因此,近年来许多研究尝试通过检测分析人体爬行过程中的运动生理信号来实现对爬行状态的量化评价,但目前缺乏针对人体爬行运动信号检测与处理的整理工作,本文对相关研究进行系统综述。首先,从惯性传感器、压力传感器、表面肌电等角度介绍目前面向人体爬行运动信号检测的主流方法;然后,依次介绍针对人体爬行运动信号进行周期分割、运动学分析、动力学分析等内容,其中立足于运动协同理论,详细总结人体爬行运动过程中关节协同运动、肌肉协同收缩方面的研究进展;最后,对当前人体爬行运动分析存在的问题和未来的发展方向进行讨论及展望。

压电爬行平台高精度步长控制调速方法

压电爬行平台是实现微纳尺度运动控制的重要执行器,其调速精度直接影响定位的准确性.然而,压电爬行平台在开环调速中常采用频率控制调速方法,并未考虑压电致动率相关特征对单步步长的影响,因此导致压电爬行平台的速度公式失准,使运动的定位精度受到损害.为解决此问题,本文提出高精度步长控制调速方法.该方法能够结合速度公式,在定频率下使用电压-单步位移特性对步长精准建模,通过调节切向压电叠堆的电压信号峰峰值控制步长大小,从而忽略率相关特征的影响,满足压电爬行平台调速精度需求.实验证明,在压电爬行平台的倍速控制对比中,高精度步长控制调速方法的控制效果显著优于传统频率控制调速方法.在2.0秒定时长的终点位置处,两组对照实验的开环定位误差率分别从9.642%和17.01%减小至0.282%与0.729%.

江西省爬行动物新记录——古氏草蜥

2022年7月,在江西省新余市大岗山进行爬行动物调查时拍摄到一种蜥蜴,经形态鉴定确认为古氏草蜥(Takydromus kuehnei),是江西省爬行动物新记录。

生物学教材中爬行动物主要特征的分析与理解

分析了初中生物学教材中关于爬行动物主要特征的描述,从爬行动物的进化与演化地位的角度,将爬行动物的主要特征概括为:体表覆盖着也仅覆盖着鳞片或盾片、指(趾)端具爪,外温型陆生脊椎动物。

使用质心规划的四足机器人爬行步态优化控制方法

在四足机器人爬行步态中,由于在同一时刻有三条腿处于支撑相,步频较低、质心的位置波动较大,且控制系统实时计算量庞大。单独使用虚拟模型控制(VMC)或模型预测控制(MPC)方法对四足机器人的爬行步态(WALK)的控制效果欠佳,针对四足机器人的爬行步态提出了一种新的控制方案。首先使用基于二次优化的VMC进行机器人的足底支反力计算,构建机器人基本的运动控制模型,然后根据爬行步态的特点,对机器人的质心进行了基于MPC的轨迹规划,并将规划结果送入VMC求解器中迭代求解,从而得到机身期望的姿态和足底力。在仿真模型中检验后将此控制算法应用于物理样机进行试验。实验结果表明,该控制方案大幅度提高了四足机器人爬行步态的稳定性、减少了控制系统实时计算时间。

改进爬行动物搜索算法的线阵波束形成研究

针对最小方差无畸变响应方法在已知先验信息的情况下抗干扰性能较差的问题,提出了基于改进爬行动物搜索的波束形成方向图控制算法。该算法通过设置合适的适应度函数,迭代寻找最优权值,并利用其实现对方向图的控制。首先采用Sobol序列对种群初始化方法进行改进,获得更均匀的种群初始分布;其次,改进进化因子提高该算法的收敛速度;最后,为了增强抗干扰性能,对适应度函数进行改进,使方向图旁瓣更低。仿真实验表明,相较于传统算法,该算法可以获得更深的零陷并将其准确的对准干扰来向,同时降低峰值旁瓣电平,提高了对干扰的抑制能力,使得元启发式算法在波束形成领域更具应用价值。

基于孔中爬行器的快速锚定装置研究

为了更加高效地监测煤矿井下工作面地质情况的变化,常用的钻孔物探方式不能完成监测的任务。现有的方式是采用光纤类的无源传感器,将传感器送进孔内,达到在孔内长时间监测的目的;传感器进孔内的方式是传统的推杆推送或钻机推送,存在效率低和工程成本高的缺点,最主要的是传感器会被损坏。针对此问题设计研究了基于爬行器的快速锚定装置,该装置能将传感器线缆推送至孔内指定位置并快速锚定,操作简单、方便灵活、与煤壁的接触度好、可靠性高、方便回收、施工成本低,为孔内物探提供了新的施工模式。

仁怀市两栖爬行动物资源调查

为了解仁怀市两栖爬行动物资源现状,运用样线法于2022一2023年在仁怀市内开展了实地调查,共记录到两栖动物1目7科15属19种,爬行动物1目6科14属16种。仁怀市两栖爬行动物区系特征明显,均以古北界东洋界广布种为主;两栖爬行动物分布集中于海拔550~950m之间;濒危等级分析显示,仁怀市两栖动物受威胁种类较少,但爬行动物受威胁种类略多;多样性分析结果显示仁怀市两栖类的F指数高于爬行类,分别为3.76和3.00,G指数略低于爬行类,分别为2.59和2.62;G-F指数分析结果揭示仁怀市两栖爬行动物多为单科单属型;平均动物区系相似性分析结果表明,仁怀市两栖爬行动物区系相似性与宽阔水国家级自然保护区呈周缘关系,与赤水和习水2个国家级自然保护区呈密切关系,这可能与河流对两栖爬行动物具有阻隔或促进交流的作用有关;最后本研究对仁怀市两栖爬行动物保护提出了相应意见。本次调查更进一步掌握了仁怀市两栖爬行动物的资源现状,为开展两栖爬行动物资源保护与研究提供了科学依据。

江西马头山国家级自然保护区两栖爬行动物多样性研究

为掌握江西马头山国家级自然保护区两栖爬行类动物资源现状,于2022年7月和2023年6-7月,采用样线法开展了两栖及爬行动物调查。调查共记录到两栖爬行动物49种,其中两栖类2目8科22种,爬行类2目9科27种。国家二级重点保护物种1种,江西省重点保护物种10种,中国特有种13种,列入CITES公约附录Ⅰ和附录Ⅱ的物种各1种。区系成分组成上东洋界物种具有明显优势,其次为广布种。两栖动物中以陆栖-静水型居多,树栖型和陆栖-流水型最少。调查发现了8种保护区新记录,分别是无斑雨蛙、镇海林蛙、斑腿泛树蛙、花姬蛙、铅山壁虎、股鳞蜓蜥、宁波滑蜥和中国小头蛇。马头山保护区内两栖爬行动物资源丰富,但近两年夏季干旱问题影响着区内两栖、爬行动物的繁衍和迁移扩散,需引起保护关注。调查结果丰富了马头山国家级自然保护区的两栖爬行类资源基础资料,为两栖爬行动物保护提供了科学依据。

基于自动爬行交叉磁轭法磁粉检测装置的研究

磁粉检测是检测铁磁性材料表面及近表面缺陷最有效的手段,而在磁粉检测中,交叉磁轭法是最常用的检测方法。交叉磁轭法可以检测出非常小的缺陷,因为在磁化循环的每个周期都使磁场方向与缺陷延伸方向相垂直,一次磁化可检测出工件表面任何方向的缺陷,检测效率高。目前,现有技术在进行交义磁轮法磁粉检测过程中因存在较大的人为因素,导致检测精准度较低,同时加大检测人员需求,且对检测人员的操作经验要求较高。为此,需要设计新的技术方案给予解决,本课题研究的目的是提供一种交叉磁轭法磁粉检测自动爬行装置,解决现有技术中检测中参与人员较多、对技术人员的操作经验要求较高同时容易降低检测精度的问题。

淳安县野生脊椎动物物种调查编目研究——爬行纲动物

在淳安县生物多样性最富集的磨心尖、千岛湖、淳安湿地等区域开展野生脊椎动物实地调查的基础上,对该县爬行纲野生脊椎动物物种调查编目进行研究。结果表明:淳安县爬行纲野生脊椎动物调查编目,共收录物种42种,隶属于2目10科34属。其中,国家一级保护1种,浙江省重点保护9种,IUCN红色名录极危(CR)3种,中国脊椎动物红色名录极危(CR)2种、濒危(EN)7种,CITES附录Ⅰ物种2种、附录Ⅱ物种3种、附录Ⅲ物种1种,中国特有种8种。分布型以南中国型(S)为主体,有26种,占爬行纲物种总数的61.90%。地理区系以东洋种为绝对优势,有39种,占爬行纲物种总数的92.86%。物种多样性G-F指数计算,D G、D F和G-F指数分别为3.37、6.79和0.50,与邻近的江西省的5个动物地理省比较,淳安县爬行动物G-F指数高于江西4个动物地理省,低于江西1个动物地理省。