水产养殖机器鱼设计与三维路径跟踪控制

为方便监测水质与水下鱼群活动,本研究设计了一款面向全水域实时监测的水产养殖机器鱼,并搭建了机器鱼控制系统,开展了机器鱼三维路径跟踪控制研究。在Serret-Frenet坐标系下建立了机器鱼三维空间路径跟踪误差模型,并基于LOS制导律和李雅普诺夫理论设计了一种模糊滑模控制器,最后利用Matlab仿真对本研究提出的控制算法的有效性进行验证。仿真结果表明：所设计的控制器能使机器鱼在模型参数不确定性、外部干扰未知的情况下实现三维路径跟踪控制,其控制精度和鲁棒性明显优于常规PID与滑模控制器。     

羊肚菌林地仿生态种植技术

对羊肚菌进行林下仿生态种植试验,掌握了羊肚菌的母种分离、原种制作、栽培种制作、林地种植等技术,实现了羊肚菌的商业化生产,并取得可观的经济效益、社会效益和生态效益.     

Competing seed consumers drive the evolution of scatter-hoarding: Why rodents do not put all their seeds in one larder

Competition for food resources amongst animal seed dispersers and pilferers has driven dispersers to increasingly innovative seed-caching methods.We determined cache sizes in the field as well as seed cache recovery ability of a scatter-hoarding mouse, Acomys subspinosus, and compared these results to its seed competitor, the seed predator Rhabdomys pumilio.We found that up to 76% of A. subspinosus caches in the field contained one seed and that A. subspinosus was able to find caches of all sizes equally well under wet and dry soil conditions. In contrast, R. pumilio was able to find caches of all sizes in wet soil conditions but recovery success of small caches (single-seed) was poor in dry soil conditions. This suggests that scatter-hoarding may have evolved in A. subspinosus as an anti-pilfering strategy. This strategy would likely work best in dry conditions, where cache pilferers have difficulty locating small caches.     

嗅觉可视化技术及其对四种食醋的识别

不同的食醋散发的香味具有一定的相似性,同时又有各自的特征,怎样快速表达这些特征是一大难点.本研究根据Kenneth S.Suslick教授的思路,筛选出23种卟啉类化合物和7种疏水性pH指示剂,制成一个5x6气体可视化传感器阵列.文章详细介绍了嗅觉可视化系统及其操作步骤,并利用气体可视化传感器阵列对4种传统食醋进行了测试.聚类分析表明,当取相似度为12时,样本被区分为镇江香醋、山西老陈醋、四川麸醋、浙江玫瑰米醋.研究表明嗅觉可视化技术可用于食品气味的可视化分析和图像指纹表达.     

一种可连续化进行的胃肠仿生消化装置的设计

胃肠仿生消化是研究食品营养学及药物代谢动力的重要方法。为实现胃肠仿生连续消化,对胃肠仿生消化装置进行了设计,本胃肠仿生模拟消化装置包括胃肠仿生消化桶及仿生模拟消化控制系统,设置了结构相同的中间腔体的胃仿生消化桶和肠仿生消化桶,外围设置有加热仓,消化桶上均设置有搅拌机构、玻璃观察窗、取样装置、酸液存储槽及碱液存储槽、pH传感器、加热管及温度传感器,二号消化桶右侧固定有控制系统单元的配电箱。装置便于实现胃肠仿生模拟消化过程pH值、温度和搅拌速度的控制与调整,以及消化液的取样分析及消化过程的观察监测,可用于食品营养基质或生物活性物质的仿生消化情况的监测。     

沙漠用仿驼蹄橡胶轮胎的设计与试验研究

研制沙漠轮胎是开发沙漠车辆的关键技术之一。根据仿生学原理,建立仿驼蹄轮胎原理模型并首次研制了仿驼蹄轮胎橡胶模型。进行仿驼蹄橡胶轮胎的参数设计,并在室内沙槽模拟台对仿驼蹄轮胎橡胶模型进行了试验研究。研究结果表明,仿驼蹄轮胎橡胶模型具有较高的沙地通过性。     

桑蚕摘除部分感觉器对人工饲料摄食性的影响

桑蚕摘除了触角,下颚须或下颚瘤状体后,对人工饲料的摄食性均显著提高,摄食性个体差异减小,对桑叶或人工饲料正趋性强的个体,其摄食性较高,人工饲料中不仅存在蚕的味觉有明显抑制作用的物质,也存在对嗅觉有忌避作用的成分,嗅觉在决定对人工饲料摄食性方面具有重要作用。     

可重构仿生四足机器人倾覆后恢复机理与特性研究

农业环境起伏多变,边界模糊,大多呈非结构化分布。四足机器人在复杂农业环境中作业时,易出现因倾覆失去运动能力的情况,因此机器人需具备倾覆后自我恢复能力。传统四足机器人倾覆后恢复多数依靠腿部运动来实现,而可重构四足机器人,可通过躯干与腿部协调运动来实现倾覆后自我恢复。本文基于可重构躯干构型多变,得到了多种仿生形态的可重构四足机器人,规划了基于可重构理论的倾覆后恢复机理。对比倾覆后可重构机器人利用躯干拱起折叠和单侧翻转折叠两种恢复方式,分析R1型、R2型可重构四足机器人恢复的运动特性。利用软件ADAMS进行仿真,对仿真数据进行分析,证明了可重构躯干比刚性躯干更有效地减少了恢复过程中的冲击。最后设计样机并进行实验,验证机理实施的可行性与稳定性,研究结果表明其可降低实现静态自我恢复的难度。     

基于螺旋贝壳仿生的发动机增压器涡轮蜗壳设计提升涡轮性能

增压器蜗壳性能直接影响增压器整体效率和性能。通过降低蜗壳内腔流动阻力、减少蜗壳能量损失对提高增压器效率和性能具有重要意义。海洋螺旋形贝壳在进化过程中形成了减少流体阻力、降低运动过程中流体能量损耗的结构特征。该文以螺旋贝壳为仿生原型,通过逆向工程技术获取贝壳内腔数据,在几何分析的基础上提取内腔截面部分数据作为仿生蜗壳设计原始数据,并完成数学建模。通过数据优化得到增压器涡轮蜗壳仿生设计截面曲线,实现蜗壳仿生曲面设计。建立原型增压器和仿生增压器计算模型,在原型增压器仿真模型与台架试验吻合较好的条件下,采用流体力学软件对原型及仿生优化增压器涡轮效率、流通特性及蜗壳内流态等性能进行仿真分析。结果表明,涡轮流通能力不变情况下,仿生蜗壳使涡轮效率提升3%,最大可提升5%以上;流场分析结果表明,仿生优化蜗壳减小蜗壳壁面附近的流动损失和流道内气流摩擦,壳内流动平稳均匀,无旋流,是涡轮效率明显提高的根源。本文所采用的方法对增压器涡轮性能的提升显著,可以为汽车和农业机械涡轮增压系统设计和优化提供参考和借鉴。