水生生物机器人的未来军事应用价值

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作者 彭勇 孙枢浩 +1 位作者 蒋可冬 张晓纬 《国防科技》 2025年第2期44-52,共9页

生物机器人是人类通过控制技术施加干预信号调控生物行为从而实现人类操控的生物,是当今世界具有前瞻性和战略性意义的多学科交叉融合的前沿高科技领域。由于水生生物具有环境适应性、行动隐蔽性、运动灵活性、续航持久性等突出优势与... 生物机器人是人类通过控制技术施加干预信号调控生物行为从而实现人类操控的生物,是当今世界具有前瞻性和战略性意义的多学科交叉融合的前沿高科技领域。由于水生生物具有环境适应性、行动隐蔽性、运动灵活性、续航持久性等突出优势与鲜明特色,故水生生物机器人在未来军事中将有可能发挥十分重要甚至特殊的作用,具有独特的军事应用价值。依据水生生物的优势与特色,分析水生生物机器人在情报侦察、军事打击、军事防御和后勤保障等军事方面的潜在应用价值,讨论神经科学、控制模式、脑机接口、搭载装置和水下通信等相关方面有待深入研究的科学技术问题并进行未来展望。 展开更多

关键词 生物机器人 水生生物 生物行为控制 军事应用

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车轮装配机械手气动控制系统设计 被引量：2

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作者 杨育林 包倩倩 +1 位作者 段昌生 赵楠楠 《制造技术与机床》 北大核心 2017年第8期131-134,共4页

针对不同重量车轮的装配问题,提出了一种新型机械手气动控制系统,该控制系统通过对减压阀的结构进行改良,仅用一个平衡回路完成空载和负载之间的无级切换,并且能对不同重量的车轮进行无级平衡调整,从而实现负载范围内任何重量车轮的弹... 针对不同重量车轮的装配问题,提出了一种新型机械手气动控制系统,该控制系统通过对减压阀的结构进行改良,仅用一个平衡回路完成空载和负载之间的无级切换,并且能对不同重量的车轮进行无级平衡调整,从而实现负载范围内任何重量车轮的弹性浮动,满足不同负载全程无重力化操作的需求。此外,该控制系统还具备低压重载保护、负载指示以及防误碰等功能,具有冲击作用小、稳定性高、安全性好和操作简便等优点,为以后设计研究装配机械手提供了应用价值。 展开更多

关键词 装配机械手 气动平衡 无重力化操作 无级调整

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梯度M_7C_3增强铁基堆焊涂层显微结构与耐磨性研究 被引量：3

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作者 俞进辉 张一帆 +3 位作者 魏博 刘文英 齐效文 周野飞 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2018年第3期225-233,共9页

采用电弧堆焊工艺在Q235钢板表面制备了不同成分的M_7C_3增强铁基堆焊涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对M7C3增强铁基堆焊涂层的物相和微观结构进行表征,并通过"绝热法"和定量金相方法对堆... 采用电弧堆焊工艺在Q235钢板表面制备了不同成分的M_7C_3增强铁基堆焊涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对M7C3增强铁基堆焊涂层的物相和微观结构进行表征,并通过"绝热法"和定量金相方法对堆焊涂层中组成相进行定量统计。采用显微硬度计和纳米压痕仪对堆焊涂层的硬度梯度和微观硬度进行测试,采用自制磨粒磨损试验机和冲蚀磨损试验机对堆焊涂层的耐磨性进行评价。结果表明,M7C3增强铁基堆焊涂层显微组织主要由初生(Cr,Fe)7C3碳化物和共晶(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe+α-Fe基体组成。随堆焊涂层中碳含量上升,初生碳化物尺寸增大、体积占比增加、稀释区厚度降低。与此同时,堆焊涂层抵抗低应力磨粒磨损的耐磨性逐渐增强,抵抗高应力冲蚀磨损的耐磨性逐渐变差。碳化物分布及其与基体的匹配是决定涂层耐磨性的重要因素。涂层中六棱棒状结构的初生(Cr,Fe)7C3碳化物硬度为21.4±0.3GPa,而断续网状结构的共晶(Cr,Fe)_7C_3碳化物硬度为18.8±0.3 GPa。 展开更多

关键词 涂层 耐磨性 显微结构

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激光织构化不同材料表面对润湿性能的影响 被引量：2

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作者 刘晓辉 郑晓强 +3 位作者 王子朋 申苗苗 梁瑛娜 高殿荣 《机床与液压》 北大核心 2023年第24期1-8,共8页

采用激光微织构加工技术分别在SAF2507双相不锈钢和碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)表面制备不同形状、面积占有率的微织构凹坑,通过润湿性试验分析时间、液滴体积、微织构形状与面积占有率、液滴种类对润湿性的影响。结果表明:液滴润湿材... 采用激光微织构加工技术分别在SAF2507双相不锈钢和碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)表面制备不同形状、面积占有率的微织构凹坑,通过润湿性试验分析时间、液滴体积、微织构形状与面积占有率、液滴种类对润湿性的影响。结果表明:液滴润湿材料表面过程中,固液接触角先随时间迅速减小,后保持在一个较为稳定的值;使用体积较大的液滴测量接触角时,液滴铺展的速度减缓,接触角的测量值变小;CF/PEEK表面的接触角随微织构面积占有率的增大而减小,SAF2507表面的接触角随微织构面积占有率的增大而增大;微织构面积占有率相同的表面,方柱形微织构表面的接触角小于圆柱形微织构表面,润湿效果更好;天然海水在光滑和织构表面的接触角均小于蒸馏水。 展开更多

关键词 激光微织构 润湿性 SAF2507 CF/PEEK 固液接触角

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自动倾斜器不旋转环操纵机构等效并联机构尺寸优化分析 被引量：9

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作者 杨育林 樊少帅 +1 位作者 杜雄 郭希娟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期48-56,共9页

对直升机自动倾斜器不旋转环操纵机构的等效并联机构——1-RRS-3-SPS-1-PS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确... 对直升机自动倾斜器不旋转环操纵机构的等效并联机构——1-RRS-3-SPS-1-PS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时利用速度、加速度和惯性力等全域性能指标,在同时考虑到机构杆件的尺寸、质量等因素情况下,分析1-RRS-3-SPS-1-PS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱,得到该杆件尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。利用Matlab软件对机构进行实体仿真,验证了速度、加速度和惯性力全域性能指标理论的正确性和可行性。 展开更多

关键词 1-RRS-3-SPS-1-PS机构 影响系数矩阵 全域性能指标 惯性张量

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平纹机织物空间参数化模型及仿真 被引量：7

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作者 谷大鹏 杨育林 +1 位作者 范兵利 陈素文 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期37-42,共6页

为真实反映平纹机织物的空间结构形态,探索织物三维仿真的新途径,从织物结构入手,在Peirce模型的基础上,用圆弧和切直线描述纱线的屈曲形态,用圆形描述纱线的截面形状,并基于坐标变换的原理,建立了以空间曲面描述平纹机织物纱线三维形... 为真实反映平纹机织物的空间结构形态,探索织物三维仿真的新途径,从织物结构入手,在Peirce模型的基础上,用圆弧和切直线描述纱线的屈曲形态,用圆形描述纱线的截面形状,并基于坐标变换的原理,建立了以空间曲面描述平纹机织物纱线三维形态的数学模型。在此基础上,建立了纱线空间曲面捻转模型和纱线纤维化曲面模型。采用MatLab语言编程,对平纹机织物进行不同经纬纱线和密度、不同结构相下的三维仿真,使织物更具有真实感。此外,通过颜色插值、添加光源等方法处理可显著提高仿真效果。 展开更多

关键词 平纹机织物 圆弧切直线模型 MATLAB 三维模拟

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2-RUUS机构动力学性能分析 被引量：6

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作者 杨育林 黄世军 +1 位作者 刘喜平 郭希娟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1-9,共9页

对新型的2-RUUS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时给出任意机器人机构惯性力和机构尺寸以及机构质量... 对新型的2-RUUS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时给出任意机器人机构惯性力和机构尺寸以及机构质量之间的关系不等式,及相应的惯性力全域性能指标,利用该指标公式可以对任意机器人机构进行杆件尺寸和质量对动力学性能影响的分析。在只考虑机构尺寸的情况下,利用加速度全域性能指标和惯性力全域性能指标,分析2-RUUS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱。得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。 展开更多

关键词 2-RUUS机构 影响系数矩阵 加速度 惯性力

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鲤鱼机器人无线遥控系统设计与应用 被引量：8

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作者 彭勇 王婷婷 +6 位作者 闫艳红 陈志旺 温淑焕 韩晓晓 赵洋 刘佳宁 张乾 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期431-437,共7页

为解决有线控制时导线对水生动物机器人缠绕和运动束缚问题,设计一种鲤鱼机器人脑电刺激无线遥控系统。其中,系统硬件包括无线通信模块、电刺激信号生成模块、电源模块,系统软件包括串口通信设置、运动模式选择。将脑电极植入后在颅腔... 为解决有线控制时导线对水生动物机器人缠绕和运动束缚问题,设计一种鲤鱼机器人脑电刺激无线遥控系统。其中,系统硬件包括无线通信模块、电刺激信号生成模块、电源模块,系统软件包括串口通信设置、运动模式选择。将脑电极植入后在颅腔表面进行防水封固,将无线电刺激器放入防水包内搭载于鲤鱼机器人上,利用上位机远程控制无线电刺激器,令电刺激器发射信号通过电极刺激脑运动区,控制鲤鱼机器人运动。将鲤鱼机器人(n=10)置于水迷宫进行水下实验,结果显示该系统可以控制鲤鱼机器人的前进、左转向和右转向运动,成功率分别为60%、70%、80%,表明所设计系统及应用方法对鲤鱼机器人水下无线控制均是有效且可行的。 展开更多

关键词 鲤鱼机器人 脑电极防水封固 无线电刺激器防水包 无线遥控系统 生物控制

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机织物三维仿真中组织模块化快速构建 被引量：2

9

作者 谷大鹏 杨育林 +1 位作者 齐效文 陈素文 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期134-138,共5页

在机织物三维仿真中,为快速实现各种组织织物的参数化仿真,根据纱线的交织特点,提出一种将经、纬纱分别划分为8个组元的模块化构建织物组织的方法。通过建立经纱和纬纱的组元矩阵来实现织物组织的构建。采用"0"和"1"... 在机织物三维仿真中,为快速实现各种组织织物的参数化仿真,根据纱线的交织特点,提出一种将经、纬纱分别划分为8个组元的模块化构建织物组织的方法。通过建立经纱和纬纱的组元矩阵来实现织物组织的构建。采用"0"和"1"组合唯一表示经纱和纬纱组元。通过对织物组织矩阵(布尔矩阵)进行行向"⊕"运算和取反后进行列向"⊕"运算,分别建立布尔矩阵与经、纬纱组元矩阵之间的映射关系。采用MatLab软件设计参数输入界面、编程并仿真。结果表明:这种方法可以快速构建机织物组织,并实现机织物在不同三维模型下的参数化仿真。 展开更多

关键词 机织物 组织 布尔矩阵 三维仿真 MATLAB

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具有四角平台的3-RPC机构的动力学性能指标分析

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作者 王键闻 岳扩明 +2 位作者 郭希娟 杜雄 杨育林 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第9期160-162,共3页

利用位置反解分析3-RPC并联机构的空间位形,然后利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度的仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。对全新的3-RPC3自由度并联机构进行速度、加... 利用位置反解分析3-RPC并联机构的空间位形,然后利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度的仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。对全新的3-RPC3自由度并联机构进行速度、加速度指标分析,给出两项指标的性能图谱。改变机构尺寸,搜索3-RPC并联机构在不同机构尺寸下的工作空间,在可达工作空间内讨论机构尺寸变化对机构性能的影响,重点讨论Jacobian矩阵和Hessian矩阵对机构加速度性能的影响程度。最后利用Opengl软件对机构进行模型仿真。 展开更多

关键词 3-RPC并联机构 动力学性能指标 影响系数矩阵 模型仿真

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基于超混沌的三层量子图像加密算法研究

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作者 刘帅 邓文博 刘福才 《高技术通讯》 CAS 2023年第2期167-175,共9页

具有高效运算能力的量子计算机的提出使得基于经典计算机的图像加密算法安全性大大降低,如何将图像转移到量子计算机表示并进行加密传输是一个难点。针对这一问题,设计了基于NEQR模型的3层量子图像加密算法。首先,利用希尔伯特(Hilbert... 具有高效运算能力的量子计算机的提出使得基于经典计算机的图像加密算法安全性大大降低,如何将图像转移到量子计算机表示并进行加密传输是一个难点。针对这一问题,设计了基于NEQR模型的3层量子图像加密算法。首先,利用希尔伯特(Hilbert)矩阵实现量子块级置乱;然后,利用超Lorenz混沌系统生成的随机序列,打乱量子像素中的位顺序,实现位级置乱;最后,利用量子随机图像对原始量子图像进行CNOT操作并进行位本身CNOT操作,实现位级扩散,得到最后的加密图像。实验结果表明,加密图像的相关系数较低,加密算法的密钥空间大,加密图像的像素改变率、归一化平均变化强度和熵值接近理论值,具有良好的安全性和可行性。 展开更多

关键词 图像加密 超混沌系统 量子图像 量子电路

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水生动物机器人的研究现状与进展

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作者 彭勇 张慧 +3 位作者 赵洋 赵政 问育栋 韩领军 《中国生物医学工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期610-616,共7页

生物机器人是人类通过控制技术施加干预信号调控生物行为,从而实现人类可操控的生物,是融合多学科和多专业理论与技术的产物。由于水生动物具有运动灵活、活动隐蔽、适应环境、自主供能等突出的优势特性,而成为水生动物机器人的研发对象... 生物机器人是人类通过控制技术施加干预信号调控生物行为,从而实现人类可操控的生物,是融合多学科和多专业理论与技术的产物。由于水生动物具有运动灵活、活动隐蔽、适应环境、自主供能等突出的优势特性,而成为水生动物机器人的研发对象,更具科学研究意义与实际应用价值。根据神经科学理论和国际常用的生物控制方法,介绍刺激感受器、刺激神经中枢和刺激效应器等3种类型的水生动物机器人,综述其控制方法及机制,阐述其中的控脑技术,并就发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 水生动物机器人 感受器 神经中枢 效应器 生物控制

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一种用于鲤鱼机器人的光刺激装置及光控实验方法 被引量：9

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作者 彭勇 韩晓晓 +6 位作者 王婷婷 刘洋 闫艳红 赵洋 王爱迪 苏佩华 张凡 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期720-726,共7页

为解决水生动物机器人因植入脑电极而产生的脑组织损伤、出血、感染和水肿等问题,本文提出了一种用于鲤鱼机器人的光刺激装置及光控实验方法。该装置是根据鲤鱼颅骨形状用万能板切割而成"王"字型结构,可为光刺激源提供A、B、... 为解决水生动物机器人因植入脑电极而产生的脑组织损伤、出血、感染和水肿等问题,本文提出了一种用于鲤鱼机器人的光刺激装置及光控实验方法。该装置是根据鲤鱼颅骨形状用万能板切割而成"王"字型结构,可为光刺激源提供A、B、C三组搭载桥平台,每组搭载桥两端各焊接一个跳线板,将发光二极管(LED)作为光刺激源插入跳线板中,将跳线板所有负极通过导线连接到控制台,LED灯根据波长需要可以更换,还可选择多种组合光刺激方式。将该装置搭载于鲤鱼头部,将鲤鱼机器人置于水迷宫中,观察应用光控方法在暗光下控制鲤鱼机器人(n=10)前进及转向等运动。结果显示,三组红光光控实验成功率在53%~87%,三组蓝光光控实验成功率在50%~80%。研究表明该装置与方法具有可行性。 展开更多

关键词 水生动物机器人 鲤鱼机器人 光刺激装置 光控实验方法 生物控制

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面向生物控制的鲤鱼脑组织及脑电极三维重建 被引量：3

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作者 彭勇 王爱迪 +5 位作者 王婷婷 李京龙 王占秋 赵洋 王子霖 赵政 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期885-891,共7页

为了给鲤鱼机器人脑电极准确植入进行定位导航,本研究拟建立脑结构及脑电极三维立体模型。借助脑立体定位仪将钨电极植入鲤鱼小脑,通过离水电刺激实验和水下控制实验发现脑运动区并获取其三维坐标值,应用3.0 T磁共振成像仪对颅脑及电极... 为了给鲤鱼机器人脑电极准确植入进行定位导航,本研究拟建立脑结构及脑电极三维立体模型。借助脑立体定位仪将钨电极植入鲤鱼小脑,通过离水电刺激实验和水下控制实验发现脑运动区并获取其三维坐标值,应用3.0 T磁共振成像仪对颅脑及电极成像,应用3D-DOCTOR和Mimics软件进行三维重建。结果显示,所发现的脑运动区及坐标值是准确的,构建的脑组织及脑电极三维重建图再现了脑立体结构,可观察到脑电极与脑组织、脑组织与颅骨表面的相对空间位置关系;通过构建的脑组织三维重建综合显示图,可观察到三维重建的脑组织在磁共振图像中的解剖位置,以及脑组织与颅骨表面的相对空间位置关系。本研究所构建的三维重建模型可为脑电极植入提供定位导航工具。 展开更多

关键词 鲤鱼机器人 脑运动区 脑电极 磁共振成像 三维重建

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面向鲤鱼机器人控脑技术的磁共振坐标转换方法研究及应用 被引量：1

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作者 彭勇 王婷婷 +6 位作者 王占秋 杜丹 李京龙 韩晓晓 刘佳宁 王爱迪 周向前 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期845-851,共7页

为解决鲤鱼脑组织坐标准确定位问题,本文提出一种将鲤鱼脑组织磁共振成像坐标转换为应用脑立体定位仪进行电极植入所需坐标的方法。本研究应用3.0T磁共振成像仪对鲤鱼颅脑成像,自主建立颅脑三维立体定位坐标系、颅骨表面辅助三维坐标系... 为解决鲤鱼脑组织坐标准确定位问题,本文提出一种将鲤鱼脑组织磁共振成像坐标转换为应用脑立体定位仪进行电极植入所需坐标的方法。本研究应用3.0T磁共振成像仪对鲤鱼颅脑成像,自主建立颅脑三维立体定位坐标系、颅骨表面辅助三维坐标系和脑组织内部辅助三维坐标系,经两次坐标转换,将脑电极植入位点磁共振图像坐标转换到三维立体定位坐标系中以引导电极植入。实验分A、B两组,A组为磁共振成像仪结合脑立体定位仪组,B组为脑图谱结合脑立体定位仪组,每组鲤鱼20尾(n=20),分别应用两种方法将电极植入小脑运动区。进行鲤鱼机器人水下实验检验,结果表明A组和B组植入电极准确度分别为90%和60%,A组成功率明显高于B组(P <0.05)。故本文的新方法能够准确定位鲤鱼脑组织的坐标。 展开更多

关键词 鲤鱼水生动物机器人 控脑技术 磁共振成像 脑立体定位 磁共振坐标转换

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不同波长的光对鲤鱼机器人运动行为影响的研究 被引量：2

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作者 彭勇 赵洋 +5 位作者 张乾 鲍志勇 刘晓月 张慧 刘佳宁 问育栋 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期647-654,共8页

为研究不同波长的光对鲤鱼机器人运动行为的影响,本研究对鲤鱼机器人进行趋光性实验、解剖实验、光控实验和测速实验。分别选用蓝、绿、黄、红四种不同波长的光对鲤鱼进行趋光性实验,观察其运动行为。通过解剖鲤鱼颅骨确定光控装置的适... 为研究不同波长的光对鲤鱼机器人运动行为的影响,本研究对鲤鱼机器人进行趋光性实验、解剖实验、光控实验和测速实验。分别选用蓝、绿、黄、红四种不同波长的光对鲤鱼进行趋光性实验,观察其运动行为。通过解剖鲤鱼颅骨确定光控装置的适宜搭载位点,并自主研制一种适用于任何光照强度环境的光控搭载装置。对鲤鱼机器人进行光控实验,利用计算机双目立体视觉技术对鲤鱼机器人运动行为检测,应用核相关滤波算法(KCF)跟踪鲤鱼机器人并获取其运动轨迹,根据其运动轨迹计算不同波长光控制下的鲤鱼机器人运动速度。结果显示,鲤鱼对光由强到弱的敏感性依次为蓝、红、黄、绿,不同波长的光控制鲤鱼机器人的速度具有一定规律可循。本研究可为鲤鱼机器人控制提供一种避免脑损伤的新方法。 展开更多

关键词 鲤鱼机器人 趋光性 光控作用 双目立体视觉 运动目标检测

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