最新刊期
2026年第47卷第4期
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- 摘要：针对目前紫苏播种人工成本高等问题， 本文提出了一种基于（2-UPU/RPU）&U混联机构的紫苏四足播种机器人， 并对其进行了运动机理与空间的验证， 使其代替人工完成紫苏播种作业。首先利用螺旋理论及K-G公式求解验证了2-UPU/RPU并联机构的自由度特征； 然后应用封闭矢量法对并联机构进行了逆解分析， 建立了速度雅可比矩阵模型， 分析了机构奇异性存在条件； 接着利用极限边界搜索法求解了机器人足端工作空间， 并进行了运动/力传递的性能分析； 最后设定不同播种点位并利用SOLIDWORKS中的MOTION对其进行了移动仿真。结果表明， 该机构工作空间内部连续， 且不存在奇异位置， 传递性能良好， 具备对足端株距、 行距调整的灵活性及地形适应能力。该研究为紫苏种植的机械化、 智能化发展提供了新的解决方案。关键词：紫苏;四足播种机器人;运动学;SOLIDWORKS0|0|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：为了弥补当前并联机器人实验平台柔性不强不可扩充的缺陷， 提出了一种基于模块化可重构机器人创新散件的“虚 实”互补数字孪生模型， 设计出了6-SPS并联机构虚实结合、 功能互补、 能够相互验证的实验平台。建立了6-SPS并联机器人的位移、 速度和加速度的理论模型， 得到机构的雅可比矩阵； 规划了一段轨迹， 经过实验验证了理论模型和真实运行轨迹的一致性。分析了机器人的最大可达工作空间， 据此分析了机器人在定姿态和任意姿态下机构的运动学性能。将实验平台应用于实验教学， 通过虚实结合方式解决了实验场地紧张， 实验设备不足等问题， 增加了设备的应用率和提高了实验的效果。实践表明， 这种实验方法直观、 生动、 虚实结合， 有助于提高学生的探索兴趣和工程实践能力。关键词：并联机器人;模块化可重构;虚实结合;灵巧度0|0|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：鱼的游速可以通过摆频和摆幅两种方式进行调节， 如何确定具体游速下摆频和摆幅的最优节能组合， 对理解鱼游机理和提高机器鱼等仿生航行器的续航能力具有重要意义。本文采用自适应网格下的ghost-cell浸没边界方法， 数值模拟了鱼类在不同摆频和摆幅下的自主游动， 分析了摆频和摆幅对单位能耗的影响。研究结果表明： 在相同摆幅条件下， 游速与摆频近似呈线性关系； 在相同游速条件下， 以不同摆幅游动单位距离所需能耗差异显著， 最大差值可达2.5倍， 且能耗随摆幅不是单调变化的， 存在着最节能的最优摆幅， 当游速为1.5无量纲单位时， 最优摆幅为0.07倍鱼体长度； 最优摆幅随着游速的增大而减小， 但在一定游速范围内， 最优摆幅可以看作常值， 如游速在1.0~2.0无量纲单位时， 最优摆幅维持在0.05~0.07倍鱼体长度之间。因此， 鱼类最节能的游动方式为： 基于游速区间的分段调节策略， 在不同游速范围内匹配对应的最优摆幅， 再通过摆频调节具体游速。关键词：自主游动;单位能耗;游速;摆频;摆幅0|0|0更新时间：2026-07-31
机器人机构设计与控制专栏
- 摘要：在动态爆炸试验中， 爆心随机偏移会导致冲击波入射方向多变和压力幅值跨度大的问题， 进而使传感器入射角变化显著、 测点超压幅值波动剧烈， 传统测试装置难以同时满足全向响应与宽量程精准测量的要求。针对上述工程难题， 本文研制了一种方向与量程双重自适应的自由场冲击波超压测试装置。装置采用“棒棒糖”结构， 以直径15 mm的球形压电陶瓷为敏感单元， 利用球面均匀敏感特性实现对入射方向±90°范围内超压的近似全向响应； 信号调理模块集成量程自适应控制电路， 构建四通道并行采集结构， 并根据幅值判定实现最优量程通道的自适应选择， 使其兼顾低压段测量精度与高压段抗过载能力， 实现宽动态范围冲击波信号的高精度测量与量程自适应匹配。采用激波管动态校准与爆炸试验进行了联合验证， 实验结果表明， 该传感器动态灵敏度为83.2 μV/Pa， 入射方向为±90°范围内的灵敏度衰减不超过3%， 在爆心位置随机偏移、 冲击波强度大幅变化条件下仍可实现稳定可靠的自由场超压测量。该研究为动态爆炸宽量程、 全向响应冲击波测试提供了新型传感技术方案， 验证了方向与量程双自适应传感原理在爆炸测试中的可行性与工程实用价值。关键词：动爆试验;球形压电传感器;自适应读取;冲击波超压;宽量程测量705|1|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：传统霍普金森杆冲击试验中子弹与入射杆之间以瞬态弹性碰撞为主， 导致入射应力脉冲脉宽调控范围有限， 难以满足百微秒量级力学过载冲击加载的试验需求。本文以8800M型聚氨酯作为波形整形器的材料， 提出一种可控脉宽拓展冲击试验方法。该方法通过在子弹与入射杆接触界面引入聚氨酯波形整形器， 调制初始接触条件与应力波形成过程， 使子弹-入射杆之间的瞬态弹性碰撞转变为接触历程显著延长、 过程可控的非瞬态接触行为， 从而实现入射脉冲上升沿的平缓化及脉宽的有效拓展。基于有限元方法建立子弹-整形器-入射杆有限元模型， 系统分析了整形器厚度（1~10 mm）、 子弹初速度（14~20 m·s-1）等关键参数对脉冲峰值与脉宽的影响规律， 明确了厚度为脉宽调控的主导参数， 并且在波形整形器直径为10 mm时脉宽拓展的线性有效区间为1~5 mm。仿真与试验结果表明： 采用聚氨酯波形整形器后， 重复性试验中脉冲脉宽的相对标准偏差为3.28%， 可在保证脉冲波形稳定性的前提下实现脉宽的显著拓展； 不同工况下试验获得的脉冲平均脉宽与仿真结果具有良好的一致性， 最大相对误差为3.25%， 从而验证了所建立模型及研究方法的有效性。关键词：霍普金森杆;脉宽-峰值;聚氨酯;波形整形;力学过载536|1|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：针对空爆条件下冲击波传播特性与地面爆炸存在显著差异， 且传统冲击波测试装置难以适用于空中布设及多方向冲击波测量的问题， 设计并研制了一种轻量化空爆冲击波测试系统。该系统以径向极化球形压电传感器为核心敏感单元， 利用其几何对称结构实现冲击波超压信号的全向响应测量。构建了由信号调理电路、 高速模数转换模块、 空间信息获取模块及本地存储单元组成的存储式测试系统， 实现了冲击波信号的自动触发、 高速采集与本地记录。系统采样速率为1 MSPS， 模数转换分辨率为12位， 并通过紧凑化结构设计与轻量化封装， 使整体装置能够满足空中悬挂布设的试验需求。通过悬挂式室外爆炸试验对系统性能进行了验证， 在不同爆炸高度和方位角条件下， 测试系统均能够稳定获取完整的冲击波超压时程曲线。试验结果表明， 各测点记录的冲击波超压峰值分布集中， 相对标准偏差为4.8%， 系统具有良好的动态响应能力和测量一致性。本文所研制的测试系统能够在空中环境下稳定获取冲击波压力时程数据， 可为空爆冲击波传播规律研究及高空毁伤效应评估提供有效的测试手段。关键词：空爆测试;冲击波超压测试;球形全向传感器668|1|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：针对光电坐标检测系统中传统算法在复杂遮挡场景下定位精度不足的问题， 本文提出了一种基于Transformer模型的弹丸着靶坐标检测算法。该算法结合FPGA进行信号采集与预处理， 利用Transformer强大的特征提取能力， 优化了光电坐标检测精度。系统采用由窄波束红外发射单元SFH 4550和PIN型光电二极管阵列组成的1 m×1 m测量光幕， 通过捕捉弹丸遮挡光束产生的光电信号， 构建了“信号采集-特征建模-坐标预测”的完整算法模型。通过线性投影和位置编码将8位二进制传感器状态转化为高维特征， 并在Transformer的多头注意力机制中进行处理， 从而有效地捕捉不同传感器之间的空间关系。通过FPGA对信号的采集与预处理， 以及Transformer模型的特征建模与坐标预测， 系统实现了精确的坐标计算。实验结果表明， 在单点遮挡和多点遮挡的场景下， 所提算法具有较高的定位准确率， 预测坐标的误差范围控制在±1.5 mm内， 与现有系统相比精度得到了显著提升。基于高精度坐标靶纸的测量验证结果表明， 实验精度满足实际应用需求， 为现代武器系统的精细化设计与优化提供了可靠的技术支持。此外， 通过与不同模型进行对比， 验证了基于Transformer的特征提取方法在复杂遮挡场景中具有较好的鲁棒性和实时性。关键词：光电坐标检测;Transformer;FPGA;坐标计算13|4|0更新时间：2026-07-31
兵器科学与技术
- 摘要：针对聚乙烯亚胺（PEI）类基因载体存在转染效率与细胞毒性难兼顾、 血清稳定性差的问题， 本研究以低分子质量聚乙烯亚胺（PEI， 分子质量600 u）作为基准， 将其分别接枝至不同链长（二甘醇、 三甘醇、 四甘醇及五甘醇）的生物可降解类PEG聚酯骨架上， 成功构建了4种新型聚合物， 分别命名为L1~L4。采用核磁共振氢谱（¹H NMR）对所得聚合物的化学结构进行鉴定， 同时借助凝胶渗透色谱（GPC）测定其分子质量分布。进一步通过琼脂糖凝胶电泳实验考察该系列聚合物与DNA之间的结合能力。此外， 选用人骨肉瘤细胞（U2OS）、 宫颈癌细胞（HeLa）和肝癌细胞（HepG2）作为体外模型， 以pEGFP-N1为报告基因， 在无血清环境中通过观测绿色荧光蛋白的表达水平， 对各聚合物/DNA复合物的转染性能进行评估， 并以PEI 25 ku作为对照。¹H NMR与GPC的结果证实目标聚合物合成成功。凝胶电泳结果表明， 所有聚合物均具有良好的DNA包裹能力。体外转染实验显示， 聚合物L3在3种细胞中均表现出最高的转染效率。尤其在U2OS细胞中， 该系列聚合物表现出显著高于PEI 25 ku的转染效率。该研究为开发高效、 低毒、 稳定性的非病毒基因载体提供了新的材料设计思路。关键词：基因载体;类PEG结构;生物可降解;低分子质量PEI0|0|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：采用共沉淀法合成了茶叶生物炭磁性材料， 并进行了FT-IR和XRD表征， 将其应用于废水中重金属Cr（Ⅵ）的超声去除研究， 探究了反应条件对材料吸附Cr（Ⅵ）效果的影响， 并对其吸附过程进行了动力学和等温吸附拟合。研究结果表明： 室温下， 最优吸附条件为pH=1、 吸附剂用量0.025 g、 质量浓度60 mg·L-1、 超声功率250 W、 超声时间40 min。在该条件下Cr（Ⅵ）的去除率为90.93%， 吸附量为43.64 mg·g-1， 三次重复利用去除率仍可达70.91%。该吸附过程符合准二级动力学吸附方程和Langmuir等温吸附模型， 为单分子层化学吸附， 螯合作用及静电作用是吸附的主要机制。该材料制备工艺简单、 原料廉价易得， 对水体Cr（Ⅵ）有较高的吸附容量且便于磁回收， 在绿色化治理水环境重金属污染方面有着潜在的应用价值。关键词：茶叶生物炭;磁性材料;六价铬;吸附0|0|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：密闭空间进出口受限， 通风不良， 内部人员呼吸会持续产生CO2， 而这种环境下低分压CO2吸收传质推动力小， 且传统有机胺吸收剂腐蚀性强、 易挥发产生刺激性气体， 因此开发吸收效果优良且安全环保的绿色高效CO2吸收剂至关重要。本文将氢氧化钾（KOH）和甘氨酸钾（GlyK）混合溶液作为复合吸收剂， 在鼓泡反应器和超重力反应器条件下开展了低体积分数CO2（模拟密闭空间实际体积分数）吸收实验， 系统评估了吸收剂浓度、 反应温度等影响因素对吸收效果的作用规律， 并分析了GlyK的加入对吸收速率、 吸收负荷以及脱除率的影响。实验结果表明， 在常温常压下， GlyK的加入显著提升了低浓度CO2的吸收效果。相较于单一KOH溶液， 在鼓泡反应器中， 复合吸收剂脱除率提高了10%， 吸收负荷提高了208%； 在超重力条件下， KOH溶液的脱除率提高了20百分点， 可将CO2体积分数吸收至500×10-6； 吸收负荷为0.105 5 mol·mol-1， 提高了173%。本文提出的复合吸收剂吸收效率高且绿色环保， 综合评估其吸收效果， 可大幅提升潜艇、 航天器等密闭环境的生命保障效率， 通过绿色循环降低能耗， 延长生存与任务周期， 同时为应对气候变化提供了技术储备。关键词：CO2;吸收剂;KOH;甘氨酸钾;超重力667|3|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：复合材料因其具备轻量化、 面内具有高强度、 耐疲劳等特性， 在航空航天、 工程建设领域得到了日益广泛的应用， 但同时其各向异性特征、 复杂非线性结构等设计特点也使得传统的复合材料研发模式面临巨大挑战。传统研发方法依赖大量物理实验， 存在周期长、 成本高、 设计精度有限的局限性。机器学习技术的发展为材料科学带来了全新的研究思路， 该方法能够通过数据驱动的方式发掘材料结构与性能之间的深层数字规律， 取代仿真分析与重复实验的冗杂过程， 显著缩短新材料的研发周期， 降低研发成本。本文旨在从结构设计、 性能表征和工艺优化三个方面系统性综述机器学习在复合材料研究中的应用现状与变革潜力。首先阐述了机器学习建立的高精度代理模型对复合材料结构设计参数优化效率的提升； 进而介绍了机器学习应用在复合材料多尺度性能表征中的突破， 从数据驱动下的性能预测和利用深度学习建立精确本构关系两方面剖析了该领域前沿的研究路径； 最后探讨了基于工艺参数智能调控的复合材料制造技术与生产流程中的智能排程问题， 指出了基于机器学习领域当前的数据质量、 模型可解释性及产业链融合情况下利用机器学习方法进一步推动复合材料研究所面临的挑战与未来发展方向。关键词：机器学习;复合材料;结构设计;性能表征;智能制造0|0|0更新时间：2026-07-31
化工与材料工程
- 摘要：针对当前网络入侵检测中流量图像化导致的时序特征丢失以及轻量化模型在复杂攻击下识别精度不足的问题， 提出一种基于递归图（Recurrence Plot， RP）与自适应高效时空融合模块（Adaptive Efficient Spatiotemporal Fusion， AESTF）的轻量化入侵检测模型MobileViT-AESTF。该方法利用相空间重构技术， 通过递归图将一维流量时间序列映射为二维状态空间中的递归关系， 有效保留了流量的非线性时序特征。针对MobileViT_V3在图像化流量处理中特征捕获能力不足的问题， 设计了AESTF模块。该模块包含高效时空融合单元（Efficient Spatiotemporal Fusion， ESTF）和自适应特征激励器（Adaptive Feature Exciter， AFE）， 其中ESTF通过双路径异构注意力机制并行提取空间与通道特征， AFE则基于神经元能量函数自适应增强关键判别特征。在CIC UNSW-NB15 Augmented数据集上的实验结果表明， MobileViT-AESTF在保持较低参数量（1.04×106）的同时， 检测准确率、 召回率及F1分数分别达到了99.84%、 99.82%和99.85%。相比基准模型MobileViT_V3， 其计算量降低， 且在Fuzzers等复杂攻击上的识别性能更具鲁棒性。该模型在模型轻量化与检测精度之间取得了有效平衡， 适用于资源受限环境下的网络入侵检测， 具有较高的工程应用价值。关键词：入侵检测;图像分类;轻量化网络;MobileViT301|5|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：针对网络入侵检测中数据集不平衡导致少数类攻击识别困难的问题， 本文提出一种基于元学习与变分自编码器生成对抗网络（VAE-GAN）的网络入侵检测方法META-VAEGAN-DNN。首先， 构建META-VAEGAN数据增强模型以缓解数据集不平衡的问题； 其次， 提出差异化样本处理策略， 并针对少数类样本设计渐进式质量筛选机制， 在提升整体样本质量的同时确保少数类样本的有效生成； 最后， 通过结合通道注意力与多层残差连接的DNN模型对生成的平衡数据集进行分类。基于NSL-KDD数据集的实验表明， META-VAEGAN-DNN模型在网络攻击检测中的准确率、 F1分数和AUC分别达到了89%， 90%和98%； 其中U2R类别的精确率和召回率分别提升至98%和99%； R2L类别的精确率和召回率分别提升至99%和73%， 显著优于传统方法。在CIC-IDS-2017数据集上的辅助验证进一步证明了模型的通用性。关键词：变分自编码器;生成对抗网络;元学习;入侵检测310|1|0更新时间：2026-07-31
网络安全检测
- 摘要：单光子探测技术作为极微弱光信号高保真检测的核心手段， 是量子通信、 量子计算、 量子雷达、 生物医学成像等前沿领域的关键支撑。本文系统综述了单光子探测的物理机制： 外光电效应与多级倍增电子发射、 内光电效应与载流子雪崩倍增效应、 光子诱导热点效应等， 分别对应光电倍增管（PMT）、 单光子雪崩二极管（SPAD）、 超导纳米线单光子探测器（SNSPD）等典型器件。详细分析了单光子探测器关键性能参数的物理意义与工程价值。重点阐述了PMT 的高压分压供电、 低噪声前置放大与滤波电路设计，SPAD的被动、 主动、 混合淬灭及门控淬灭电路设计， 以及SNSPD的读出电路方案（含传统50 Ω常温架构、 闩锁效应抑制及双端读出优化方案）。最后总结了单光子探测技术面临的暗计数抑制、 后脉冲效应控制、 探测效率与响应速度权衡、 成本与工程化适配等核心挑战， 为该领域的技术突破与应用拓展提供了参考。关键词：单光子探测器;光电效应;雪崩倍增效应;电路设计1|0|0更新时间：2026-07-31
- 摘要：针对正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM）系统中传统离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform， DFT）信道估计算法因固定使用循环前缀（Cyclic Prefix， CP）长度、 非整数倍时延信道下能量泄漏严重、 噪声抑制不充分等问题， 提出一种基于联合时延与信噪比（Signal-to-Noise Ratio， SNR）估计的自适应阈值DFT改进算法。该算法以最小二乘（Least Square， LS）初始估计为基础， 引入多重信号分类（Multiple Signal Classification， MUSIC）超分辨率技术实现信道多径时延的精准估计， 根据实际最大时延动态确定最优时域降噪窗口， 摆脱对固定CP长度的依赖。基于动态窗口重新划分纯净信号区间与噪声区间， 精确完成信号功率与噪声功率计算， 实现可靠SNR估计， 并将该SNR估计值作为核心依据构造自适应降噪阈值， 通过两级时域滤波完成噪声抑制与信号保护。最后经频域变换与窗函数补偿得到最终信道响应。仿真结果表明， 在瑞利多径衰落信道下， 与传统DFT算法、 固定阈值算法相比， 本文算法的误码率（Bit Error Rate， BER）与均方误差（Mean Square Error， MSE）显著降低， 在中高信噪比及非整数倍时延场景下性能提升尤为明显。该算法实现了时延估计、 窗口长度与降噪阈值的联合自适应优化， 有效提升了信道估计性能。但受MUSIC算法特性影响， 整体计算复杂度高于传统方法， 在时延敏感场景下存在一定限制， 后续将围绕复杂度优化开展进一步研究。关键词：正交频分复用;信道估计;信噪比估计;自适应阈值;MUSIC算法1|0|0更新时间：2026-07-31
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