中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 刘理湖南大学 2019年博士导师: 王耀南共173页

摘要 : 针对桥梁底部结构检测的特种作业任务，是路政管理和桥梁养护部门的工作重点和技术难题。目前，我国桥梁养护单位主要采用传统桥梁检测车将检测工程师装载并运送到桥梁底部，进行现场人工检测，工作环境危险恶劣，有危及作业人员生命安全的风险，其次... 展开针对桥梁底部结构检测的特种作业任务，是路政管理和桥梁养护部门的工作重点和技术难题。目前，我国桥梁养护单位主要采用传统桥梁检测车将检测工程师装载并运送到桥梁底部，进行现场人工检测，工作环境危险恶劣，有危及作业人员生命安全的风险，其次人工检测作业效率低，检测结果主观性强，容易漏检。因此，针对桥梁检测的特种作业技术需求，设计研制了桥梁特种作业机器人，可以实现桥梁底面、侧面结构的快速、高效和少人参与的检测拍摄作业，降低现场人工作业工作劳动强度和工作危险性。本文在桥梁特种作业机器人的研究背景意义、机器人本体机构设计、末端作业机构位姿估计方法、作业规划和位姿优化方法以及末端机器手运动控制方法等方面均进行了详细的研究，进行了指标测试和试验验证相关工作，并将桥梁特种作业机器人应用在检测示范工程中，进行了大量的性能改进和功能优化的研究工作。本论文的研究工作、主要成果和创新点包括以下几个方面： 1、介绍了桥梁特种作业机器人的研究背景与意义，分析我国桥梁结构病害主要形成的原因；研究桥梁病害检测特种作业技术的国内外研究现状，并且详细介绍传统桥梁管理养护和病害检测的手段和方法，以及目前国内外采用自动化机器人检测的研究成果，指出采用人工检测桥梁病害的不足和目前自动化检测设备工程化应用难题；同时结合桥梁检测的工程应用环境，分析了国内外的发展趋势。 2、针对桥梁检测的市场需求，制定总体设计指标。以设计指标为目标，本论文详细阐述桥梁病害视觉检测特种作业机器人的工作原理、总体设计方案和研究开发思路，设计具有多自由度的长柔性机械臂和末端灵巧机器手的桥梁特种检测作业机器人，实现桥底面结构的图像采集分析工作。论文详细的介绍了检测机器人的机械结构和电气控制系统设计，并且对设备选型、安装等参数计算过程和设备之间的标定方法进行了介绍；同时，阐述了桥梁特种作业机器人的工作流程，介绍了多语言、多模块、多任务的检测机器人软件框架和软件界面功能。 3、论文从末端位姿估计的角度介绍了桥梁特种作业机器人系统结构和工作流程，详细介绍了采集末端位姿估计系统的软硬件设计。首先，根据桥梁的结构化线特征和线轮廓模型，研究基于Hough变换和基于LSD的结构化线特征的检测方法，接着在最小二乘框架下实现了连续位姿估计，并提出了基于鲁棒估计的加权最小二乘算法的连续位姿估计。最后设计了仿真实验对本文的算法进行了验证和分析，实验结果表明本文桥梁采集末端位姿估计的方案和算法具有很好的效果，精度和时效都能很好的满足实际应用的需求。通过现场桥梁测试，本文设计的采集末端位姿估计系统能够达到很好的位姿估计效果,并且在实际工程上进行了应用。 4、本论文针对桥梁检测数据拍摄要求，建立桥梁规划参数模型，设计了最优拍摄参数约束的桥底面视觉拍摄位姿规划方法，并推导了算法公式。本论文提出采用安全保护策略的位姿优化方法，建立约束优化模型，介绍了代数求解方法并给出数值法求解步骤，解决了小箱梁和T型梁特殊结构导致规划的位姿结果不符合工程应用的问题。针对T型梁横隔板的拍摄要求，本文介绍了拍摄位姿规划方法；最后分别选用空心板和小箱梁对桥底面拍摄位姿规划和安全位姿优化方法进行了仿真验证测试，实验结果效果良好，符合工程应用。 5、本论文以设计制造的桥梁特种作业机器人为对象进行了运动学分析，分别阐述了液压机械臂和末端机械手的运动学建模过程和工程简化模型，并给出了逆运动学求解过程和算法。然后重点介绍最优检测位姿的末端机器臂控制方法，针对桥梁偏角结构情况，提出初始姿态搜索对准控制方法，实现了机器手初始定位检测位置对准的工程要求；设计了基于位置动力学模型的滑模控制方法，实现了机器手末端轨迹跟踪控制；针对柔性机械臂的挠度和转角问题，设计液压柔性机械臂挠度补偿方法，修正了机械臂伸长过程中挠度导致末端机器手位置偏差的问题；针对桥梁外侧面和横隔板拍摄要求，设计了对应拍摄位姿控制策略。最后通过现场大量实验测试，证明研究的机器人运动控制方法具有良好的效果。 6、本论文在桥梁特种作业机器人本体设计、末端定位方法、作业规划优化方法和机器人控制方法的研究基础上，进一步开展了桥梁检测应用研究和运输管理平台建设相关工作。本文采用基于形态的方法进行病害的提取，并依据图像像素与实际的映射关系估算裂缝长度宽度等数据，经算法集成，开发了具备三维可视化显示功能桥梁病害检测分析系统。然后，本论文重点介绍了桥梁特种作业机器人承担的应用示范工程任务，列举了待检桥梁参数信息和特种作业检测分析结果。介绍了在高速公路管理局应用的超限车运输管理系统，依据桥梁检测数据和超限车辆数据，计算通行规则，辅助交通管理部门完成对桥梁的管理保护等研究工作。经过示范应用实践验证，研究的桥梁特种作业机器人本体设计、定位估计方法、作业规划优化方法和运动控制方法具有良好的效果，能够满足应用推广需求。本论文通过理论分析研究和实验证明了提出的桥梁特种作业机器人机械、机电液一体化控制系统和软件设计的合理性，设计的定位、规划和控制等算法的正确性，解决了实际工程应用中遇到的不少问题。收起

关键词 : 特种作业机器人结构化线特征作业规划安全优化运动控制

2. 论高校教学评估的教育价值

[学位论文] 刘理华中师范大学 2007年博士导师: 涂艳国共162页

摘要 : 本文对高校教学评估的教育价值进行了论述。文章认为，高校教学评估不完全是一个“现成”的、被某种前在本质规定好了的操作性技术，而是通过其本身的生存实践活动，在与社会和高等教育事业的互动中不断实现自我否定与超越生成的一种现代大学制度的有... 展开

关键词 : 高等教育教学评估教育价值

3. 轴向冲击圆柱壳的弹塑性动力屈曲研究

[学位论文] 刘理华中科技大学 2000年博士导师: 刘土光共148页

摘要 : 该文通过理论分析、数值计算和实验研究对弹塑性圆柱壳在轴向冲击载荷下的动力响应、动力屈曲和动力失效状态进行了系统的研究,并分析了各种参数对结构动力特性的影响,为研究浸潜结构和圆柱形结构抵抗出入水能力提供合适的分析方法和理论依据.

关键词 : 动力响应结构动力特性圆柱壳轴向冲击载荷动力屈曲非对称屈曲动力塑性失效

4. 严重烧伤大鼠肾脏热休克蛋白的表达及其细胞保护作用

[学位论文] 刘理第三军医大学 1997年博士导师: 杨宗城;黎鳌共135页

关键词 : 烧伤肾脏热休克蛋白凋亡自由基阴离子位点大鼠

5. 基于光纤干涉仪的低频声波传感技术研究

[学位论文] 刘理华中科技大学 2017年博士导师: 鲁平共121页

摘要 : 低频声波检测和分析技术在自然灾害预警，天然气、石油管道泄漏监测，地质勘探以及潜艇噪音探测等诸多领域有着重要意义。现在商用低频声波传感器一般都是基于电容式、电动式、压电式原理的，但是这些电子式低频传声器还不能胜任一些特殊应用环境需求... 展开低频声波检测和分析技术在自然灾害预警，天然气、石油管道泄漏监测，地质勘探以及潜艇噪音探测等诸多领域有着重要意义。现在商用低频声波传感器一般都是基于电容式、电动式、压电式原理的，但是这些电子式低频传声器还不能胜任一些特殊应用环境需求，如高压、强磁场、易燃、易爆、强腐蚀环境中的低频声波探测。而光纤声波传感技术因具有抗干扰能力强、耐高温、灵敏度高、信号衰减小、集信息传输与传感于一体等特点，可以克服电子式低频传声器的这些缺点，满足不同领域的实际应用需求。光纤干涉仪因结合了光纤技术和干涉仪技术的优点，既具有高的分辨率又具有灵巧的结构，已成为光纤声波传感技术研究热点之一。本文对基于光纤干涉仪的声波传感技术进行了深入研究，具体的工作内容和成果可概括如下： (1)对声波传感器的换能膜片形变特性进行了详细的理论分析和模拟仿真，探讨了传感膜片材料属性、尺寸大小与传感器谐振频率、声压响应灵敏度的关系，同时还分析了凸台结构和传感头制作过程中施加的预应力对传感膜片受压形变的影响，通过理论推导和仿真得出：传感弹性膜片的厚度越小、半径越大、所采用材料的杨氏模量越低，弹性膜片的谐振频率越小、低频响应灵敏度越大；利用凸台结构可有效的减小膜片的形变角度，有利于提高光纤声波传感器的稳定性；对传感膜片施加预应力，会增加传感膜片的固有谐振频率，减小传感膜片的声压响应灵敏度。这为后文传感器设计提供理论基础。 (2)改进传统迈克尔逊干涉型声波传感器的换能方式，利用传感膜片两个端面的反射光形成迈克尔逊干涉仪(MI)。传感膜片形变时，MI的一个臂长增长、一个臂长缩短，使膜片形变量大小在光路中放大了一倍，通过这种方法有效的减小了传感器的尺寸，提高了传感器的灵敏度。通过合理设计传感膜片(聚丙烯/聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)尺寸和优化传感头制作工艺，实现了90~10000Hz频率范围内的声波探测，设计的传感器在90~500Hz低频范围内响应平坦，灵敏度高达1.73rad/Pa，声压线性响应范围为76.7~97.7dB，等效噪声声压为39.7dB。 (3)为了降低干涉仪的光源相位噪声、偏振衰落噪声、热噪声等，提出了一种基于线内马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的低频声波传感器。声波可通过传感膜片调制干涉仪的曲率，根据其调制特性，设计了一种基于多模-锥形单模-多模光纤(MMF-taper-MMF)结构的、高曲率灵敏度的线内MZI，并将其用于声波探测。在工作波长处，设计的干涉仪曲率灵敏度高达152.9dB/m-1，温度对曲率的交叉灵敏度为0.0032m-1/℃。通过PET薄膜换能实现了60~4000Hz范围内的低频声波探测，在500Hz处的灵敏度高达180mV/Pa，等效噪声声压为36.1dB，较上一种结构降低了3.6dB。 (4)提出了一种基于紫外胶薄膜的光纤非本征法布里-珀罗干涉仪(EFPI)型声波传感器，其制作简单、结构紧凑、尺寸小、灵敏度大、低频响应特性好。利用液态紫外胶表面张力制作了厚度为2.2~6.4μm、直径为2.5mm的声学传感薄膜，有效的简化了薄膜制作工艺、降低了传感薄膜制作成本。制作的传感器在湖北省计量测试技术研究院进行了相关测试，展现出优良的声学响应特性，频率响应范围宽至1Hz~20kHz，并在1~2000Hz低频范围内响应平坦，灵敏度57.3mV/Pa，灵敏度抖动小于±1.5dB。实现了1~20Hz范围内的次声探测，最小可探测声压为11.2mPa/Hz1/2；在高频(10kHz)处最小可探测声压可低至52.4μPa/Hz1/2。收起

关键词 : 光纤干涉仪低频声波传感换能方式声学响应

6. 串联式零电压准谐振开关变换器分析及设计

[学位论文] 刘理清华大学 1989年硕士共109页

7. 无源900MHz UHF RFID标签芯片设计

[学位论文] 刘理上海交通大学 2014年硕士导师: 毛军发共87页

摘要 : RFID是用于物联网底层构建的一种基础性技术，条形码、二维码等光学识别技术相比，它可以用于识别单个物体，而且它可以透过包装材料直接读取内部芯片的信息，并且支持同时操作多个物体的识别。整个RFID系统主要由标签、读卡器和天线三大部分组成。每... 展开

关键词 : 射频识别物联网标签芯片设计指标

8. 湘西苗族服饰中蝴蝶纹样的美学特征研究

[学位论文] 刘理湖南师范大学 2015年硕士导师: 伍魏共76页

摘要 : 随着社会、经济的快速发展，精神文化层面的缺失致使民俗文化越来越受到人们的重视。湘西苗族文化的研究始于二十世纪初民俗研究者的田野调查;一直隐居于群山之中的苗族人民与世无争，千百年来他们之中流传的无论是古代战乱中迁徙的故事，还是神话传说... 展开随着社会、经济的快速发展，精神文化层面的缺失致使民俗文化越来越受到人们的重视。湘西苗族文化的研究始于二十世纪初民俗研究者的田野调查;一直隐居于群山之中的苗族人民与世无争，千百年来他们之中流传的无论是古代战乱中迁徙的故事，还是神话传说、信仰崇拜，都体现出他们的人生观价值观与自然紧密相连。其中苗族人民对蝴蝶的崇敬之情更是溢于言表，大量的蝴蝶纹样出现在他们的生活之中，尤其着重表现在服饰上。对蝴蝶的崇拜体现出他们崇尚多子多福的直观心理与对自然的敬畏之情。本文从湘西苗族服饰入手，对蝴蝶纹样美学特征进行深入分析研究，对此不仅能为湘西民族文化的开发与继承提供了一个良好地平台，也能完善我国当代设计理论中民族艺术文化这一方向的构建，同时还为当代设计师提供更多的经典民族元素素材。本论文采用了田野调查，采集到了大量一手图片资料，同时结合图书馆、网络、书店等地搜集的相关湘西苗族前人研究成果，经过归纳总结得出湘西苗族服饰中蝴蝶纹样审美文化形成的原因及其内涵。重点探讨了苗族服饰中不同器物的蝴蝶纹样以及四大美学特征:“质朴之美”、“精湛之美”、“和谐之美”和“意象之美”;最后将论文的理论研究成果与实践相融合，设计出三个系列服装作品对所论内容进行佐证。中国文化博大精深，深厚的民间传统民俗艺术文化是设计师们最好的灵感来源。本文通过对苗族服饰中蝴蝶纹样的美学特征研究，希望首先在学术方面能够完善我国民族民间艺术的整体脉络;其次在实践方面也能够促进当地旅游业的深度开发与经济的增长;再次能促进少数民族族人与社会外界的友好交流往来;最终能够将民族服饰设计与商业模式相结合，把中国的、民族的推向世界，振兴我国的服饰产业。收起

关键词 : 湘西苗族服饰蝴蝶纹样美学特征服装设计

9. 改进的传递矩阵法分析复合材料锥柱结合壳的自由振动

[学位论文] 刘理华中科技大学 1996年硕士导师: 黄玉盈共66页

摘要 : 该文用改进的传递矩阵法分析了变厚度的复合材料锥柱结合壳的自由振动问题,推广了T.Irie等人创立的传递矩阵法.文中导出的每一个壳元的传递矩阵能够表示为一个封闭的形式,与以往采用的幂级数形式不同.在建立一阶矩阵微分方程的过程中,虽然复合材料的本... 展开

关键词 : 自由振动传递矩阵法锥柱结合壳画家算法后处理数据场

10. 基于信号相位匹配原理的信号参数估计及检测研究

[学位论文] 刘理西北工业大学 2005年硕士导师: 孙进才共61页

摘要 : 信号参数估计和检测是水声信号处理的一个重要研究方向,其应用十分广泛.本文致力于研究噪声抵消、正弦信号检测及参数估计等问题.深入分析了三元阵的信号相位匹配原理,推导了利用信号相位匹配原理的信号估计公式,分析了误差产生的原因.给出了信号相位... 展开

关键词 : 信号相位匹配原理正弦信号参数估计正弦信号检测最小二乘信号参数估计水声信号处理