福建省农作物种质资源调查收集与多样性分析

2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57%、25.91%、24.35%、14.59%、1.57%;所有资源隶属于83科,229属,313种,其中豆科种质资源份数最多,占总数的16.04%。不同地区和海拔是影响收集农作物种质资源种类和数量的重要因素。全省9个地级市中,三明市收集种质资源数量最多,占20.65%。全省收集农作物种质资源数量随着海拔升高而下降,不同海拔收集数量随着市辖县(市、区)、乡(镇)、村(街道)的数量减少呈现减少趋势。沿海地区如漳州、福州、宁德、泉州、莆田、厦门等6个地级市,海拔0~200 m是种质资源Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数最高的海拔区间;闽西北山区,如龙岩、三明、南平等3个地级市,海拔200~400 m、400~600 m、600~800 m种质资源的Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数较高。不同地级市、不同海拔区间与收集种质资源的物种多样性指数的相关性分析发现,三明和龙岩市与Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,莆田和龙岩市与Pielou均匀度指数呈现极显著负相关,这与全省农业经济分区有密切关系。通过梳理全省农作物种质资源的多样性,为因地制宜地开发、利用、挖掘全省地方农作物种质资源提供参考和科学依据。

机械臂臂杆刚度主动控制下的末端振动特性研究

机械臂在运动过程中会因臂杆柔性引发结构变形和弹性振动,降低机械臂末端的定位精度和运动稳定性,将结构振动控制方法用于机械臂的振动抑制研究具有重要意义.基于变刚度主动控制的设计思想,提出了臂杆刚度主动控制方法,通过改变机械臂臂杆的轴向受力状况来主动改变机械臂的刚度.采用变形耦合法描述了机械臂的非线性变形,进而结合假设模态法和拉格朗日方程建立了臂杆的变刚度动力学模型,并进行了数值仿真.在此基础上,设计了基于臂杆刚度主动控制方法的单自由度实验台,分析了不同预紧力下机械臂末端的振动特性.数值仿真和实验结果表明,随着预紧力的增加,机械臂末端的振动幅值得到衰减,验证了臂杆刚度主动控制方法的有效性.通过采用响应面法建立了机械臂末端的振动响应与预紧力的关系,并基于内部映射牛顿法的子空间置信域法优化算法对预紧力进行了优化分析,得到了最优预紧力.该研究可为机械臂的精细动力学建模和振动抑制提供一定的理论依据,并为研究经济型低刚度材料的刚化问题提供了方向,以利用廉价低刚度材料取代目前所应用的昂贵高刚度材料.

基于俯仰位姿调整的四足机器人爬坡运动策略

为解决四足机器人在爬坡过渡位置足端打滑和运动连续性差的问题,提出了一种基于俯仰位姿调整的四足机器人静步态爬坡运动策略.首先建立了四足机器人在坡底、坡面和坡顶三个运动阶段的准静态平衡模型;接着定义了打滑率和倾覆率两个无量纲量作为机器人的爬坡性能评价参数;然后通过求解准静态平衡模型得到机身位姿参数与爬坡性能评价参数的映射关系,并根据此映射关系为四足机器人制定了高效的爬坡位姿调整策略.仿真实验结果表明:提出的爬坡运动策略通过调整四足机器人的机身俯仰位姿,改善了机器人在过渡位置打滑和运动连续性差等方面的运动性能,提高了机器人的爬坡稳定性和运动效率.

考虑含间隙关节的漂浮基空间机械臂动力学输出特性研究

研究关节间隙对漂浮基空间机械臂动力学特性的影响对设计空间站机械臂具有重要意义。采用Lankarani-Nikravesh接触力表达式建立了考虑摩擦的含间隙关节模型;应用Lagrange方程和含间隙关节模型建立了含间隙的漂浮基空间机械臂动力学模型。数值模拟分析了间隙关节数量和不同间隙尺寸对漂浮基空间机械臂动力学输出特性的影响,并定量分析了间隙对漂浮基空间机械臂动力学输出的影响程度。结果表明,两个含间隙关节的耦合作用导致关节接触碰撞力剧烈变化,引起漂浮基空间机械臂的动力学输出更加剧烈;关节的间隙尺寸值越大,漂浮基空间机械臂动力学输出的波动幅值越大,但波动频率会随着间隙值的增大而减小,降低了空间机械臂的运动精度。该研究可为解决多个含间隙关节的漂浮基空间机械臂的高精度轨迹控制问题提供重要的理论依据。

基于蜜蜂腹部变体机制的空天飞行器仿生变体头锥设计

头锥在空天飞行器气动外形的优化中起着重要作用,基于蜜蜂腹部的变体机制,设计了仿生变体头锥。利用X射线断层扫描技术和Amira软件对蜜蜂腹部分别进行全息无损扫描与三维重构,试验结果表明,相邻体节之间共有12束肌肉,通过等效将相邻体节间的生理结构演化为并联机构,利用基于螺旋理论的给定末端运动约束的型综合方法对上述机构进一步优化,根据变体头锥的技术指标,选择2(3-SPR)并串联机构作为变体头锥的变形驱动机构,并进行了运动学分析。利用扫描电子显微镜试验研究了节间褶的形态特征和分布规律,通过机构异化将其演化为锥面变胞折展机构。综合2(3-SPR)变形驱动并串联机构、锥面变胞折展机构和壳体,设计了具有分节结构的仿生变体头锥,以适应空天飞行器在不同飞行阶段的构型需求。

基于脑电刺激的蜜蜂飞行控制系统设计

半生物昆虫机器人因其隐蔽性高、续航时间长等优势在未来军事作战及抢险救灾中具有重要应用价值。然而,目前蜜蜂等昆虫飞行行为的神经调控尚不清晰,且缺乏人工干预控制昆虫稳定和精准飞行的有效方法。在探索视觉引导下的蜜蜂飞行行为神经调控机制的基础上,采用可编程微型控制芯片,配合无线电接收模块,提出了兼顾无线通信距离与接近蜜蜂载荷的微控制背包设计,开发了嵌入式微型智能控制芯片,并以腹部背侧为昆机结合位点,验证了背包对蜜蜂机器人的飞控效果。微控制背包的开发为蜜蜂机器人的飞控研究提供了硬件基础,同时也为生物控制背包的升级与优化提供了理论依据。

Thermodynamic analysis of a space station remote manipulator with a harmonic drive that considers an integrated thermal protection layer.

To eliminate anomalies and improve the performance of a space station remote manipulator(SSRM) used in a dynamically changeable thermal environment, we analyze the thermodynamic behavior of an SSRM that considers an integrated thermal protection system(ITPS). Solar radiative heat gain and loss become equally significant as conductive heat transfers through the interior of the SSRM on orbit. A thermodynamic model of the SSRM with a sandwich ITPS structure is established on the coupling between harmonic drive and changeable thermal environment. A motion precision is proposed to evaluate thermodynamic behavior under continuously changeable thermal circumstances. Simulation results indicate that the ITPS with a corrugated sandwich structure reduces the maximum amplitude of angular position errors to 41.6%, which helps improve the motion precision of the SSRM. The feasible regions for the SSRM in the Low Earth Orbit(LEO) and Geostationary Earth Orbit(GEO) are analyzed, which shows that the proportion of feasible region in LEO is significantly larger than that in GEO.