面向林地作业的腿履复合移动机器人构型设计与越障策略研究

针对林地地面环境复杂、台阶和倒木障碍多的问题,设计一种腿履复合移动机器人。在分析犬类腿部骨骼结构参数和运动特性的基础上,设计3关节构型与履带复合的移动机器人腿部结构,为了尽可能减轻整机质量,将履带部件和机器人腿部的大腿结构有机融合。构建机器人单腿的运动学模型,分析机器人足端工作空间,提出针对腿履复合移动机器人的林地越障策略,仿真分析越障过程中机器人关节的动态特性。仿真结果表明:利用腿部关节摆动和履带推进的组合和适时切换,该腿履复合移动机器人能实现灵活的台阶和倒木障碍的跨越;越障过程中,除与障碍接触时刻的关节力矩突变外,腿部关节力矩变化平稳,履带运动模式和足式运动模式切换平顺。研究为下一步机器人样机研制和控制系统开发提供了技术基础。

异形包裹全方位自动扫描分拣系统研制

目的为适应快递包裹外形的多样性,分拣标签的张贴无规律性,提高物流分拣环节无人化和绿色化,降低分拣成本,研制一种异形包裹全方位自动扫描分拣系统。方法该系统对现有物流传送装置进行结构改进,设计旋转式分拣平台及玻璃板内嵌传送带,通过Solidworks仿真软件构建整体模型,并进行场景仿真,开发基于OpenCv4.5.4-Python、Zbar的多线程ROI模板追踪算法与Blob检测算法结合高斯滤波、模板匹配及透视变换获取条码信息,并搭建基于STM32F407ZGT6输出PWM进行运动控制的异形包裹全方位自动扫描分拣物理样机。结果实验结果表明,物理样机对异形包裹平均识别时间为0.91 s,平均分拣时间则可稳定在1.78 s左右。结论该系统可以全方位无死角扫描包裹条码,准确率可达100%,具有良好的稳定性和准确性。

物流工程专业物联网技术实验教学研究

物流领域是应用物联网技术最为成功的行业之一,物流工程专业引入物联网技术课程是培养智慧物流方面人才的需要。为提高物联网技术课程的授课效果,培养物流工程专业人才的动手能力和创新能力,以物流实践的具体应用为依托,设计了适用于物流工程专业人才培养的物联网技术实验项目。基于实验过程的参与程度、操作熟练程度、编程调试能力和实验报告,建立了“1+2+3+4”的成绩评定模式,评价学生对实验的掌握情况,并对学生在后续培养过程中应用物联网技术开展智慧物流相关创新活动的情况进行了分析。

内蒙古大兴安岭北部原始林区防火瞭望塔选址研究

瞭望塔是森林火险监测的重要载体。为了提高森林火灾的防范强度,保护原始森林,瞭望塔的合理选址至关重要。以内蒙古大兴安岭北部原始林区为研究对象,对林区1999-2020年21年间的历史火点数据进行归纳统计,采用BWM多准则分析和ArcGIS栅格叠加对林区进行火灾风险分级;根据不同风险区域的林火预防监测需求情况,建立多目标函数作为瞭望塔选址的搜索模型;最后通过遗传算法求解选择出防火瞭望塔的最优布局位置。优化后的瞭望塔对火险的低、中、高风险区域覆盖率分别提高了13.7%、23%和41%,该优化方案提高了火险监测的效率,对中国北部林区的林火防范工作具有参考意义。

PEMFC输出特性建模与多因素仿真分析

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一个涉及多个学科领域的复杂系统,其输出特性受到多种因素的影响.为研究工作温度、压力、膜含水量、加载幅度、加载速度对其输出特性的影响,根据质子交换膜燃料电池(PEMFC)的数学模型,建立了考虑双电层电容作用的电压动态模型,并在Matlab/Simulink平台上进行仿真.利用实验室自制风冷自增湿DXFC-200质子交换膜燃料电池和燃料电池测试系统,将现场测得实际输出伏安特性曲线与所建模型输出曲线进行拟合,证明了模型的准确性和稳定性.在此基础上进行单因素纵向分析,并进一步运用正交实验进行多因素横向比较,分析了在低电流区域和高电流区域工作温度、压力、膜含水量对电池输出特性的影响程度.分析结果表明:在一定范围内提高温度、增大压力、增大膜含水量、减小加载幅度和加载速度可以有效改善电池性能;在低电流区域,工作温度对电池输出特性影响更显著,在高电流区域,膜含水量对其性能影响更显著.所建模型可以真实反映质子交换膜燃料电池的工作特性,对于改善电池性能,延缓电池衰减,制定燃料电池控制策略能够提供基础理论支持.

物流工程专业虚拟仿真实验教学中心建设

对物流工程专业虚拟仿真实验教学中心建设的建设思路与目标,实验室建设的建设方案和软硬件配置以及实验室管理注意事项进行了研究。以东北林业大学物流工程专业为案例介绍了虚拟仿真实验教学中心的建设情况,介绍了几个典型的虚拟仿真实验教学平台的功能和适合开设的实验项目以及取得的建设成效。为物流工程专业建设虚拟仿真实验教学中心提供了建议和参考。

基于履带式底盘的改进型森林消防车通过性

通过对林区复杂地形和现有消防设备的分析,在第一代消防车(LY1102XFSG30)结构上对底盘及上装进行了优化改造,由4个支重轮增加到5个支重轮,设计了一台大型履带式消防车(LF1352JP)。采用CREO软件对整车结构进行了三维设计与仿真,对消防车横向、纵向稳定性以及垂直越障和跨越壕沟进行了理论分析,分析表明,LF1352JP消防车满载时在斜坡上横向行驶所允许的最大斜坡角度为40.6°,空载时45.1°;纵向行驶时,满载时最大纵向上坡角度为52.0°,空载时60.9°,满载时最大下坡角度为47.2°,空载时45.8°;满载时越障高度为405 mm,空载时615 mm;满载时跨越壕沟宽度为1 248 mm,空载时983 mm。最后在试验场地进行了纵向爬坡、纵向下坡、跨越壕沟试验,试验验证了改造后整车牵引力和稳定性能方面都有了较大的提升,能够满足现阶段大型林区火灾作业的需求。

内蒙古大兴安岭北部原始林区森林火灾扑救公路网规划与评价

【目的】为应对森林火灾对原始森林资源的威胁,提高应急资源的调配效率,更好保护原始林区的森林生态资源。【方法】以内蒙古大兴安岭北部原始林区公路网为研究对象,首先分析了该原始林区的公路网现状,接着提出了两种方法对该原始林区的公路网进行规划,并取其中最优的一种方法作为最终的规划方案,然后研究增设了用火点,最后对规划前后的公路网进行了评价。由于火灾发生的不可控性,因此本研究利用近5 a火灾频发地点的经纬度作为研究依据,首先对火灾频发地的地理坐标运用K-means进行聚类分析,并以此提出第一种路网规划方法;接着以TSP模型为基础提出第二种公路网规划方法,同时利用遗传算法进行求解,然后取每个聚类区域中两种规划方法的最优值。考虑到交通、水源等因素,根据聚类结果增加了7个用火点,最后采用路网密度和区域分割指数对规划后的公路网进行了评价。【结果】该原始林区近5 a火灾点聚为9类时经济效益达到最高值。以此为基础,规划后的路网密度达到1.84 m/hm2,超过了目前国有林区路网的平均密度1.8 m/hm2,区域分割指数中的区域面积均值和区域面积方差分别降低了45.4%和68.5%,规划方案较为合理。【结论】该规划方案符合原始林区的森林防火需要,能够对内蒙古大兴安岭北部原始林区森林防火公路网设计起到指导作用,对我国其他林区公路网设计具有借鉴作用。

专业学位研究生实习基地建设需求与融合点分析

对专业学位研究生实习基地建设需求与融合点进行了分析,从学校、企业和学生3个角度分析了各自的需求,得出人才和技术是3方的主动需求点,具有较高的融合度,并可拉动与被动需求的融合。以该校物流工程研究生实习基地建设为案例,介绍了"顺丰班"订单式培养实践教学模式和"顺丰"研究生示范性实习基地建设取得的成效。

内蒙古大兴安岭北部原始林区森林火灾应急资源储备与调度研究

【目的】为更好地开展原始林区森林灭火工作,保护内蒙古大兴安岭北部原始林区森林生态资源。【方法】对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局下辖的22个林业局,3个自然保护区的应急资源储备情况进行了整理,同时对北部原始林区森林火灾发生的时间规律和空间规律分别进行了分析,在此基础上采用ArcGIS软件,对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源的空间分布状况与内蒙古大兴安岭北部原始林区近5年森林火灾发生的空间分布状况进行了叠加分析,依据叠加分析的结果对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源空间分布的合理性进行了评判。【结果】叠加分析结果显示,目前内蒙古大兴安岭北部原始林区周边林业局森林火灾应急资源空间配置存在区域集聚以及北部原始林区附近应急资源配置不足等不合理问题。在对内蒙古大兴安岭重点国有林管理局森林火灾应急资源储备情况整理分析的基础上,创新性地提出了以应急物流系统所需时间最少和费用最小为目标进行优化的森林火灾应急资源分配模型。【结论】最后通过实例证明,该模型可以优化森林火灾应急物流系统中资源配置体系,为应急资源的合理调配提供了指导,对于实现科学决策指挥,保护北部原始林区森林生态资源具有一定的现实意义。

国内外林区几种大型作业车辆研究进展及车型设计展望

林区作业车辆的应用是林业现代化的重要标志之一。随着林业战略由采伐转型为营林护林,林区作业车辆的研究依然是林区机械领域的热点。本文采用文献分析法研究了自1950年以来国内外林区作业车辆的发展历程,其中包括集材车、消防车、运兵车和采育联合机,阐述了林区作业车辆的先进技术,分析了林区作业车辆的工作特点、用途以及工作环境,并对新时代林业车辆的发展方向做出展望。近些年国内外林区集材车发展缓慢,主要集中在作业联合机的研发上。集材车虽然功能日益增多,绝大多数是在原有车型基础上进行研发,车型偏小,车身笨重不灵活。消防车主要由装甲运兵车改装而来,在逐渐实现灭火要求的同时更注重以人为本的思想,将安全问题考虑到森林消防车的研发设计中。运兵车主要以全地形车为主,大多数采用履带式行走机构,属于军用车辆,已经实现了功能和载重的系列化。采育联合机在木材生产较发达国家应用较普遍,人机工程学和自动化程度相对较高,并逐渐发展无人驾驶技术,我国对采育联合机研究较少。林区车辆的发展应结合我国实际情况,综合分析林区车辆的功能要求,既要充分利用高新技术提高林区装备的技术含量,又要遵循经济性和实用性原则,真正做到林区车辆结构的优化设计。在新时代对我国林区作业车辆的研究应拓宽思路,注重多样化服务和个性化研究。本文结合我国林区环境提出6款林区概念车型,即森林救护车、森林炊事车、森林宿营车、森林浮桥车、森林挂车和森林消防指挥车,这些车型必将在林区抢险救灾过程中发挥越来越重要的作用。

脉冲参数主动匹配式micro-EDM脉冲电源

为了提高微细电火花加工(micro-EDM)效率,设计了一种脉冲参数主动匹配式micro-EDM脉冲电源.采用等能量加工的方法,对不同的脉冲匹配参数进行加工效率对比实验,设计了脉冲参数主动匹配式脉冲电源的结构、功能和控制策略,并进行了加工实验验证.结果表明:选定合适的脉宽和脉间参数,使极间电容单次充电和单次放电,可获得最高的加工效率;该电源脉冲参数可根据极间电压和极间电容的大小自动调整;进行微小孔加工,加工连续性较好,加工效率和加工质量较高.利用该电源可进行微细加工,加工效率较传统电源有显著的提升,并能保证较高的加工质量.

基于“订单班”培养的物流工程专业本硕一体化实践教学体系建设

针对物流工程专业在实践教学过程中存在的问题,提出了基于“订单班”培养的“三融合、四模式、五持续”的实习基地建设体系,构建了校内外实践+“订单班”联合培养的多元化实践教学体系。以东北林业大学物流工程专业实践教学体系建设为例,建设了“顺丰”订单班,并建立了研究生示范实习基地。研究表明,该体系可有效提高学生的创新实践能力,为物流工程本硕实践教学体系的建设提供理论和实践指导。

主动匹配式micro-EDM脉冲电源设计与实验

为了提高微细电火花加工(micro-EDM)效率,设计了一种脉冲参数主动匹配式micro-EDM脉冲电源。采用主动匹配式脉冲发生电路实现脉冲参数根据极间电容充放电情况自动匹配,通过实验,对电源的加工效率、加工质量和低电压加工情况进行了分析。结果表明:采用该电源可以实现在单个脉冲周期内,极间电容单次充电、单次放电;与常规晶体管脉冲电源比较,该电源可以提高加工效率,加工表面变质层无裂纹、凹坑均匀、加工质量较高;可以实现24 V低电压加工,加工后的微孔圆度和精度较高。该电源具有提高微细电火花加工效率,保证较高加工质量的作用。

物流工程与林业工程学科研究生交叉培养方向探讨

提出物流工程与林业工程研究生跨学科交叉培养的思想,确定以林产品为主要研究对象。通过对国内外文献的检索,得出木质林产品物流、林产品保鲜与冷链技术、林产品贸易与政策、林业物联网技术是有研究意义与发展潜力的研究方向,根据所提出的研究方向,给出研究生课程设置与实验室建设的建议,期望对物流工程与林业工程两个专业研究生的交叉培养起到指导作用。

“商品与物料学”重点课程建设与实践

"商品与物料学"课程为东北林业大学重点建设课程,重点对课程建设中的师资队伍、教材建设、教学方法和手段改革方面进行研究。通过制定青年教师培养方案,提高青年教师的教学水平;在教材建设方面,分别出版新版《物料学》教材和相应的实验教材;通过运用实践教学、课堂讨论、变革考核方式等教学方法和改革策略,提高教学效果。学生用于本课程学到的相关知识,解决企业中的生产实际问题,并获得多项国家级和校级奖励和多项科研项目资助,教学成果显著。

物流工程专业建设与“产学研”实践教学改革的研究

探讨东北林业大学物流工程专业建设和"产学研"实践教学改革的主要措施,整合交叉重复课程,明确研究方向,加大实践教学环节。"产学研"实践教学基地建设存在的主要问题在于教学单位与企业二者的积极性、需求不同,满足不了教学要求等。结合物流工程专业特点,提出互惠共赢的"产学研"合作模式,为物流工程类专业建设和实践教学改革提供参考。

二次吹扫条件下PEMFC电堆冷启动特性实验研究

为探究燃料电池低温启动性能,利用自搭建的实验平台,对稳态运行后的PEMFC电堆进行二次吹扫实验,考察吹扫气体温度、流量对吹扫实验中电堆内阻的影响,对经过二次吹扫后的电堆进行多次启动试验,研究进气温度对电堆冷启动性能的影响。实验结果表明:增大吹扫气体温度和流量都可降低电堆内阻,但进气温度影响较小;从启动时间上来看,二次吹扫后的电堆常温启动时间增加,启动性能下降;增大反应气体温度对冷启动中电堆电压最终稳定值无明显影响,且-10℃环境温度下电堆启动失败。

草方格铺设机器人横向割断机构的强度分析

采用Pro/Engineer软件进行草方格铺设机器人横向草帘绳割断机构的设计,并采用有限元法及其配套软件ANSYS对割断机构进行强度分析和优化设计。通过实验对仿真分析结果进行验证,证实仿真分析的正确性,为仿真软件在机械设计方面的应用提供较好的借鉴作用。

硕士研究生实习基地可持续建设研究——以东北林业大学物流工程领域为例

为达到更好建设校外实习基地的目的,发挥实习基地对复合型人才培养的作用,通过分析校企及学生三方的需求和存在问题,得出在研究生实习基地建设过程中,校企深度合作的融合点,结合高校和企业的特点,提出操作性强的建设方案。