基于TRIZ理论的回水阀开口挡圈装配机创新设计

为解决地暖回水阀开口挡圈装配效率低的问题,基于TRIZ理论对回水阀开口挡圈装配机进行创新设计。通过九屏幕分析法提出了解决问题的方向,通过功能分析法得到了系统存在的问题,采用因果分析法得出了问题产生的根本原因。运用技术矛盾法、物理矛盾法、物-场模型法解决了装配开口挡圈效率低的问题,并提出了11条解决方案,进而设计出一种回水阀开口挡圈装配机。通过ANSYS软件进行压环装置的应力应变仿真,验证了装置强度的可靠性;通过ADAMS软件进行传动过程的运动仿真,验证了设计方案的合理性。本研究为回水阀开口挡圈装配机的创新设计提供了新思路。

基于TRIZ理论的采茧机器人创新设计

针对采茧机采茧质量差、效率低等问题,基于TRIZ理论设计一种采茧机器人。采用九屏幕分析法、组件分析法和因果轴分析法,得出采茧机效率低、质量差等问题的根本原因:存在下茧、适应性不足、顶杆维修效率低等;运用技术矛盾法、物理矛盾法和物—场模型法对采茧机存在的问题进行求解,创新设计执行器、姿态转换器、仿形压头及剔茧装置等关键部件,并结合实际工况完成采茧机器人的整机设计。利用有限元仿真软件,进行顶杆与仿形压头采茧试验,分析蚕茧的变形和动力学响应,结果表明:采用仿形压头采茧,蚕茧总变形最大值减少96%,等效应力最大值减少91.7%,等效弹性应变最大值减少88.2%。

基于ROS的铸件分拣机器人运动规划研究

为铸件分拣机器人在分拣铸件时能快速规划出一条稳定合理的路径、有效躲避障碍物、提高运动规划效率,文章通过ROS进行运动规划研究。利用ROS提供的C++接口完成笛卡尔指定轨迹规划验证。为进一步提高分拣效率和避障能力,文中改进算法在GB-RRT*算法基础上引入了局部迭代人工势场,加入了自适应目标偏置策略和直连策略。通过Matlab和ROS设计并完成了仿真实验和铸件分拣实验,实验结果表明采用改进算法后可有效减少无效点生成,缩短规划时间,减小路径长度,提高规划效率。同时,在规划运动时各关节运动平稳,轨迹平滑,极大地提高了铸件分拣效率,改善了分拣环境,保证了其安全性。

黄河流域矿产资源开发-经济-环境耦合协调发展及时空演化研究

黄河流域长期过量的矿产资源开发导致的生态退化和环境问题日益恶化,如何在环境约束下促进经济高质量发展已经成为黄河流域的重要课题。首先,将9个位于黄河流域的省份作为研究对象,选取矿产资源开发、经济、环境3个子系统的7个二级指标和28个三级指标,构建黄河流域矿产资源开发、经济和环境耦合协调评价体系,基于2011—2021年各省份面板数据,运用熵权法对该区域各省三大系统的综合发展水平进行评价。其次,构建黄河流域耦合协调度模型研究3个子系统之间的耦合协调关系,并使用ArcGIS来研究其时空格局上的演变过程。研究发现:1)2011—2021年各省综合发展指数不断提高,整体呈现为下游高于中游高于上游,上、中、下游地区综合发展指数增长率分别为59.2%、51.9%、60.9%;2)2011—2021年,耦合指数处于高值的省份数量逐渐增加,处于低值的省份数量逐渐减少,中、下游地区耦合指数水平均高于全流域的平均水平;3)从时间分布上来看,2011—2021年黄河流域个别省份处于协调状态以上,但仍有省份协调表现较差,三者的耦合协调度已接近失衡,但仍在稳定的向勉强协调发展,仍有很大空间;4)从空间格局来看,各省份协调指数均稳步增长,到2021年,处于协调状态的省份有8个,占所有省份的88.89%,且呈现“东高西低”(下游协调指数高于上游)的空间分布及省份间的两极分化现象。该研究结果可为黄河流域的环境保护和治理及区域间经济协调发展提供理论支持。基于研究,提出促进黄河流域协调发展的对策建议:重点关注地区之间的发展不平衡问题;加强科学规划建设;合理开发利用矿产资源,加强生态环境治理。

基于微观三螺旋的马普学会创新管理体系研究

作为全球顶尖级的基础研究类科研机构,马普学会(马克斯·普朗克学会)近4年均有获得诺贝尔科学奖,其内部的创新管理体系仍然缺乏从理论视角的系统梳理与剖析阐释。基于微观三螺旋理论,分析了马普学会内部教育-科研-创业体系的协同成长和演变过程。研究发现:①马普学会构建了以学术理念、治理结构、评估机制为核心的科研管理体系;②以联合国内外大学、科研机构培养人才为主的教育管理体系;③以马普创新公司为基础的创业管理体系。尤值得一提的是,其中科研管理体系在微观三螺旋体系中起主导作用。基于此,研究扩展了微观三螺旋体系的理论应用边界,即将其从大学扩展到科研机构。更重要的在于给出了加强我国科研机构创新管理体系建设的四个引领性建议和可能性举措。具体来说:①减少行政干预束缚,从制度上保障学术自由;②提供稳定的支持机制,优化资助模式;③制定合理稳定的评估机制,营造良好科研氛围;④完善成果转化体系,促进基础研究应用落地。

基于耦合协调模型的人水和谐度评价

为了合理地定量评价人水关系,以西安市为例,在人水和谐概念的基础上,构建人水和谐评价指标体系,通过改进G1赋权法计算各指标权重;以水系统和人文系统综合发展水平为基础,采用耦合协调模型计算人水系统协调度,并通过障碍度模型识别人水系统协调发展障碍因素;采用单指标量化—多指标综合—多准则集成评价方法,先计算出水系统健康度和人文系统发展度,再与人水系统协调度集成,最终得到西安市2012—2021年人水和谐评价结果。结果表明:西安市人水协调度逐渐提高,各年份各指标对人水系统协调发展的阻碍程度清晰可见,人水和谐从较不和谐提升至和谐等级;该方法评价结果与实际相符,具有良好适用性,障碍因素的识别对人水关系进一步和谐有一定启发性。

基于三重螺旋的中国省域创新水平评价及区域差异性研究

鉴于地理位置、资源禀赋、政策环境等现实差异,中国一直存在区域发展不平衡的问题。文章以三重螺旋理论为基础,首先采用因子分析的方法对中国31个省级行政区(不含港澳台)的区域创新水平进行评价,提炼出对区域创新水平影响最大的三个因素分别为智力引导因子、企业能力因子、交互能力因子;其次再采用K-means聚类分析的方法对中国31个省级行政区(不含港澳台)2018-2022年的三个影响区域创新水平的因素进行分析,根据其发展特点将其分为四类,分别为创新主体交互型、政府引导高校型、企业带动创新型、未来待改进型;最后针对性地提出了相应区域发展的一些引领性建议和可能性举措。

软体机器人在康复训练领域的应用

针对传统的刚性机器人存在适应性差、灵活性低、操作和携带不便等问题,介绍了软体机器人在康复训练领域的应用前景。首先,依据软体机器人的来源,对其所使用的材料、驱动技术、传感和控制等关键技术进行介绍和分析;其次,归纳目前软体机器人在人体不同部位执行康复训练任务的研究和应用现状;再次,从材料、结构和控制等方面介绍了康复训练软体机器人所面临的问题;最后,对康复训练软体机器人的未来发展和应用进行展望,以期为康复训练软体机器人的后续研究提供参考。

矿用平板车车轮铸件熔模铸造工艺优化

矿用平板车车轮铸件结构复杂,在熔模铸造过程中经常会产生缩松缩孔等缺陷。通过数值模拟软件分析该铸件的浇注过程,结果显示在车轮轮辋底部存在较多缩松缩孔,严重影响了铸件质量。为降低该铸件的缩孔率,对工艺方案进行改进,同时针对浇注温度、浇注速度、型壳预热温度三个工艺参数进行优化。各个工艺参数之间对缩孔率的影响是相互的,通过正交试验获得最优工艺组合。优化后的工艺参数提升了车轮铸件的工艺质量和生产效率。

基于超效率三阶段SBM模型的建筑业碳排放效率研究

建筑业作为传统的高碳排、高耗能行业,在“双碳目标”的大背景下,其碳排放问题已成为相关研究的重点。采用排放系数法和三阶段SBM模型分别测度了陕西省2013—2022年的建筑业碳排放量和碳排放效率。结果表明:陕西省各地区建筑业碳排放量呈现陕北>关中>陕南的“北高南低”分布格局。第三阶段效率值结果显示陕西省整体碳排放水平不高,剔除环境变量和随机误差前后的效率值结果对比反映出外部环境确实对效率值存在较大影响。但这种影响在逐步减小,同时,各市效率值存在明显的地区差异,且这种地区差异亦有逐年缩小的趋势。

膝踝康复仿生机器人的设计与运动分析

目的针对现有踝关节康复机构存在机构康复中心与关节康复中心不重合以及不能满足患者多姿态康复需求的问题,仿生人体下肢运动,设计了一种膝踝康复仿生机器人。方法分析人体下肢运动,基于TRIZ理论的物理矛盾求解,采用空间分离法提出了一种膝踝康复机构,利用Kutzbach-Grübler公式计算了康复机构的自由度,建立膝踝康复仿生机器人运动学模型;通过MATLAB分析踝关节生理运动空间和康复机器人工作空间,并将两者进行对比;利用MATLAB和ADAMS分别对康复机器人进行动力学仿真,并对两种结果进行误差分析,验证康复机器人的稳定性。结果设计了一种膝踝康复仿生机器人,该机器人满足踝关节三维康复需求,且机构运动空间与踝关节生理运动空间基本重合;误差分析验证了机器人康复运动的稳定性。结论设计的膝踝康复仿生机器人能够实现踝关节康复;基于仿生结构,解决了机构康复中心与关节康复中心不重合的问题,满足了患者多姿态的康复需要,为踝关节康复运动提供了一种实现途径。

美日科学城创办的实践及对中国科创中心建设的启示——基于三重螺旋和创新生态系统视角的分析

党的二十大报告中提及:“加快建设世界重要人才中心和创新高地,促进人才区域合理布局和协调发展,着力形成人才国际竞争的比较优势”“以海纳百川的宽阔胸襟借鉴吸收人类一切优秀文明成果,推动建设更加美好的世界。”那么,如何加快建设适应中国式现代化发展进程的人才中心与创新高地?这其中,该有着怎样可能的建设途径?能否更有效借鉴吸收像美日等发达国家在相应人才中心和创新高地建设方面的已有成果经验?鉴于这些考虑,本文先回顾了三重螺旋理论的来源、文献梳理及实践应用,接着回顾了创新生态系统理论的组成要义、作用机理,从而建立了结合三重螺旋理论的创新生态系统模型图。基于此,进而以硅谷、筑波为例,从创新核心层和创新支撑层深入探究这一独特、高效且持续引领创新发展的国外著名科学城建构过程和机理,进一步分析中国科技创新中心建设实践中所存在的一些问题、困境或障碍,并给出了一些相应的引领性建议和可能性借鉴。

中国政产学三重螺旋研究的可视化分析

二十大报告指出:“不断提出真正解决问题的新理念新思路新办法”。国际政产学三重螺旋理论作为一种重要战略工具和创新模型,自1995年诞生涌现以来至今已近30年。为探析中国政产学三重螺旋理论研究现状及趋势,文章以1998—2024年中国知网(CNKI)收录的1541篇“三重螺旋”与“三螺旋”主题期刊论文为样本,运用CiteSpace文献计量软件进行可视化分析。研究结果表明:伴随着总体发文量呈现上升趋势、核心作者的不断研究长久深入、核心期刊被积极录用等现象出现,三重螺旋理论在国内的研究受到愈来愈多的关注和重视;三重螺旋在中国经济不同阶段呈现出不同研究主题,经济高速增长期的研究主题为创新模式和技术创新等,“新常态”时期研究主题为协同创新和创新创业等;2018年至今,三重螺旋最新研究正向产学融合的人才培养方式和多重螺旋的创新生态系统等相关主题演变。最后给出了三重螺旋理论在研究方法与研究创新上尚待进一步优化或拓展的可能演进方向及其探讨空间。

基于SD-PLUS耦合模型的陕西省土地利用变化及碳储量多情景预测

[目的]为探讨不同土地利用方式对区域生态系统碳储量的影响。[方法]以陕西省为研究对象,利用SD-PLUS耦合模型,采用国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP6)提出的耦合共享社会经济路线和代表性浓度路线(SSP-RCP)情景,对2030年陕西省的土地利用变化进行预测,然后利用InVEST模型模拟未来不同情景下陕西省碳储量及其空间分布。[结果](1)对构建的SD模型进行历史检验,其误差<5%,PLUS模型模拟的2020年土地利用Kappa指数为0.86,模型精度和可靠性总体符合要求;(2)3种情景下,未来建设用地面积均增加,增长速率从低到高的情景分别为SSP126、SSP245、SSP585;在所有情景下,林地面积均增加,水域面积均保持稳定;草地面积在SSP126情景下有小幅度增加,其他情景下减少;耕地面积3种情景下均减少;(3)3种情景下,陕西省碳储量均减少,关中平原建设用地的扩张占用大量的耕地是造成陕西省碳储量下降的主要原因。[结论]在SSP126情景下,建设用地扩张所占用的生态用地面积最小,碳储量损失最少,该情景同时考虑社会经济发展及生态保护的需要,可为未来陕西省国土资源保护和高质量发展提供参考模式。

依托工程实训平台的先进制造技术教学模式探讨

工业4.0时代对高等教育提出了诸多挑战,高等教育的学习模式从传统学习向混合式学习转变。本文结合高校工程实训的教学特点及培养目标,以促进创新创业能力培养为目标,依托工程训练中心实训平台,采用线上线下混合式教学模式,将创新方法 (TRIZ)理论融入先进制造技术课程体系,并对典型的企业案例进行分析,教学环节突出创新思维方法,激发学生创新能力和学习兴趣。使实践教学更具有时代性和应用性,培养掌握新技术、具有创新思维的制造业技术技能人才,从而提高工程实训的教学质量和现实意义。

多机器人系统感知能力和控制体系结构综述

为了促进多机器人系统(multi robot system,MRS)的智能化、无人化发展,并提升MRS在不同工作环境中的探测能力和系统的灵活性,本文从MRS的感知能力及其控制系统架构的角度出发,深度调研并分析了MRS相关的研究与工作,重点探讨了空中、地面、水面、水下4种应用环境下的MRS感知能力与控制系统架构,并对未来的研究方向进行展望。本文的结果可对于后续MRS在感知方法和控制系统的选用上提供参考。

人工智能类开放型实验教学探究

人工智能学科具有专业融合度高、算法抽象等特点,该类课程教学不仅需要理论指导,更需要实操练习。针对原有实验教学重理论、轻实践的现状,提出人工智能类开放型实验教学,从教学内容、教学途径、教学资源、教学评价及实验平台建设等方面进行探讨,统筹设计实施方案,培养学生创新能力及综合素质。通过多样化教学,提高教学质量。

自然语言处理理论与实验混合式教学探索

针对自然语言处理课程的理论部分抽象且难理解,实验与理论课程不同步的问题,提出理论与实验混合式的教学方法。在教学过程中由项目案例驱动,理论教学借助案例讲解,实验教学紧跟理论,做到理论与实验同步教学,不脱节,整个教学基于实验室人工智能与大数据实训平台完成。此外为更加全面评价学生学习情况,探索了一种多样化的成绩评价方式,综合考虑学生平时表现以及期末项目完成度,以此作为教学方式的补充。

小麦籽粒碰撞模型中恢复系数的测定

为了建立小麦颗粒在清选振动筛和播种器中的碰撞模型,该文基于运动学方程原理构建了小麦恢复系数测试装置,对小麦的弹性特性进行了测定。试验选择江浙皖地区推广使用的扬麦17号小麦品种,采用混合正交试验设计方法,研究了碰撞材料、板材厚度、下落高度和小麦含水率对小麦恢复系数的影响。结果表明影响小麦恢复系数的因素主次顺序为:碰撞材料、下落高度、材料厚度和小麦含水率。小麦恢复系数随着下落高度的增大而减小,随着材料厚度的增加而增大,小麦含水率对其恢复系数的影响很小。该文的研究结果可为联合收割机清选振动筛和精密播种机的数值模拟和产品设计提供依据。

棉籽颗粒在三自由度混联振动筛面上的运动规律

为深入研究和揭示多维振动筛筛面物料运动规律和透筛机理以及设计三自由度混联振动筛,基于机构拓扑结构理论构造了一种全解耦的三自由度混联机构2PRRR-P(2R),作为三自由度振动筛的主体激振机构;运用D-H变换矩阵推导出筛面的运动轨迹方程,并运用ADAMS软件对振动筛进行运动学仿真,验证了机构设计的可行性;基于离散元法对棉籽颗粒群在三自由度振动筛筛面上的筛分过程进行了模拟分析,表明筛面的三维运动能增加颗粒群在X和Y向的抛掷位移,使颗粒群平均透筛时间缩短;试验结果表明,筛面增加X向的振动后,分散度增加约54%,筛分效率增加约46%;筛面增加X向和Y向的振动后,分散度和筛分效率分别增加约152%和68%,比仅增加X向振动时分别增加约62%和15%,试验结果与EDEM仿真结果一致。研究表明,三自由度混联振动筛能实现筛面沿X、Y、Z向的三维独立振动,其自由度、振幅、频率等振动参数调节方便;筛面的三自由度振动利于颗粒物料在筛面上分散,可大幅提高筛分效率。该研究对进一步研究多维振动筛分机理、研制三自由度混联振动筛产品样机等提供了参考。