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学社官方简介:
1)机器人部门:部门依托于大连市海洋微纳能源与自驱动系统重点实验室水下机器人小组,主要围绕水下机器人设计,结合蓝色能源,进行新型智能海洋装备探索,并在老师指导下参与水下智能装备相关大创以及各项科创活动。 2)传感器部门:主要研究基于摩擦纳米发电机的柔性传感器,此类传感器的优势在于自供电的振动传感器的成本低、结构简单、对振动信号响应灵敏、水下检测深度范围可调、工作效率高,应用于水流涌动、水下环境复杂等水域的检测工作。 3)能源采集部门:主要研究的是微纳能源方向,收集包括且不限于波浪能、振动能等机械能。采用摩擦纳米发电机收集生活中原本无法利用的各种形式的机械能,包括人体活动、走路、振动、机械冲击、轮胎转动、风能、水能等诸多形式的能量,为各种电子器件供电。 4)综合事务部门:综合事务部依托于大连市海洋微纳能源与自驱动系统重点实验室健康小组,主要从事高压交-直流电应用研究、绿色空气净化研究、海洋海面溢油污染研究、工业油液污染研究和摩擦电传感器研究。 学社由指导教师组、主席团、部长团、部员组成。学社以应用方向划分,以学术交流为宗旨,进行了学社与实验室新融合。四个部门各有所长,又彼此合作,促进科研创新发展。让广大学子对于研究方向的选择有更加清晰地导向,也为学生提供了更多科研的机会。
百川学社为同学们提供了良好的科研资源与实验平台,期待大家的加入。
学社寄语:
优秀获奖项目:
- 本作品设计研发了一款基于多传感器融合 AUV 的智能水下检测评估一体化系统。在进行水下检测时,首先利用我们自主研发的机器人代替人力下潜到水下对水下结构进行环绕检查,通过双目相机、声呐、仿生触觉传感器,分别从视觉、声觉、触觉三个维度获取数据。之后根据系统内部的算法增强技术,包括图像去噪、图像拼接、图像增强、图像识别四大板块对损伤信息进行优化,并快速提取数据库中对应的结构信息,结合视觉 SLAM 技术对水下结构进行稠密点云图模型构建,精确获取污损位置,输出水下结构物裂缝长度、空洞深度及附着物厚度三类损伤信息。最后,通过可视化界面进行展示并自动生成损伤评估报告,方便检测人员及时做出决策。
活动内容:参观百川学社实验室
请有意报名的同学扫描二维码进行报名并加入群聊。
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根据《大连海事大学大连市海洋微纳能源与自驱动系统重点实验室“鹏程尚学教育金”科研基金资助项目管理办法》有关要求,经个人申报,重点实验室对申请书进行了形式审查和初步筛选,相关领域专家评议,实验室学术委员会终审等环节,确定2024年度“鹏程尚学教育金”科研基金项目拟立项清单(见附件),现予以公示。
公示期限:2024年6月28日—7月2日。
联系人:司济沧 E-mail:sjc@dlmu.edu.cn
附件:2024年度大连海事大学大连市海洋微纳能源与自驱动系统重点实验室“鹏程尚学教育金”科研基金资助项目拟立项清单
海大要闻
徐敏义教授团队针对腿足式磁吸附爬壁机器人无法感知磁吸附状态的问题,提出了一种用于腿足式爬壁机器人的足部触觉传感器,采用3D打印外壳、触觉滑块和三个等距传感单元组成的结构设计实现了既不影响机器人足部的正常吸附,又能够感知机器人足部的磁吸附状态。本文开展了触觉传感器在触觉滑块不同的滑动频率和滑动深度情况下的性能实验,实验表明触觉传感器能够监测触觉滑块的滑动深度并控制LED信号灯。此外,在监测机器人足部吸附状态的演示实验中,摩擦电触觉传感器对各种铁磁壁面具有较强的适应性,并建立了机器人步态控制系统,验证了摩擦电触觉传感器的反馈控制能力。结果表明,安装了摩擦电触觉传感器的机器人能够识别爬行壁上的危险区域并自主规避危险。
最后,将摩擦电触觉传感器安装于四足磁吸附爬壁机器人足部,当机器人踩踏到钢板上模拟的焊接接缝和腐蚀性凸点时,机器人通过触觉传感器感知到的异常信号能够自动的更换步态,从而避免因机器人足部无法形成稳定磁吸附导致的整机脱落的风险;同时,在机器人踏空后,机器人也能够感知到异常信号并自主避险。本文的研究成果提供了一种具有应用前景的用于腿足式磁吸附爬壁机器人足部吸附状态监测的触觉传感器,机器人通过识别传感器的异常信号进行自主避险,对于腿足式磁吸附爬壁机器人稳定的自主爬行在复杂铁磁性壁面上具有重要意义。
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摘要
文章简介
海洋环境的不可预测性使得海洋事故一旦发生,人员存活率极低。救生衣是海上人员生命最后的防线,然而大多数传统的救生衣只能提供浮力,救援方无法得知落水者在水下的状态,无法根据实际情况制定及时有效的救援计划。因此,急需开发一款可以实时监测落水者运动及身体状态的救生衣系统,提升落水者的生还率近日,中国科学院北京纳米能源系统研究所董凯研究员、大连海事大学徐敏义教授合作,研发了一款由无线身体区域感知网络(WBAN)、深度学习模型和人体状态监测界面组成的智能自驱动救生衣系统(SPLJ),通过6个具有高灵敏度的芯-鞘结构柔性摩擦电纤维传感器监测运动信号,而后通过便携式电路模块进行信号处理和传输,利用深度学习进行数据分析,根据建立的运动与状态关联性,识别落水者的身体状态,模型测试集的识别准确率达到了100%。
海洋环境的特点是地理和生态系统复杂,大量的水还会带走接触面产生的电荷。因此,设计了一款芯-鞘结构、垂直接触分离模式的摩擦电纤维传感器,以提高传感器的灵敏度和鲁棒性,同时将其接触传感方向已扩展到360°。材料选择导电纤维、有机压电材料聚偏氟三氟乙烯(P(VDF-TrFE))以及硅胶,使传感器具有良好的输出性能,又兼具柔韧性和可拉伸性。基于WBAN技术,将六个摩擦电纤维传感器作为感知节点缝制在救生衣的手肘、肩膀和膝盖位置,来监测运动信号,电路模块被内置于救生衣胸口位置,对信号进行处理及无线传输。
图1. SPLJ的设计和结构:(A)SPLJ的实时监测流程示意图。(B)SPLJ系统的结构;(C)摩擦电纤维传感器的结构;(D)P(VDF-TrFE)纤维的扫描电镜图像;(E)摩擦电纤维传感器在海水中浸泡72h前后的单轴拉伸试验对比;(F)摩擦电纤维传感器在(i)弯曲和(ii)缠绕状态下的照片。
图2. 摩擦电纤维传感器的工作原理和输出性能特征。(A)外接电阻条件下摩擦电纤维传感器在手臂运动时的电荷分布;(B)利用COMSOL软件数值计算了开路条件下摩擦光纤传感器的电位分布。在不同的(C)力、(D)频率、(E)冲击应变、(F)和冲击弯曲角度作用下的摩擦光纤传感器(长度5 cm)的电输出电压;(G)摩擦光纤传感器的响应时间;(H)摩擦光纤传感器的55 000次疲劳试验。
图3. SPLJ的信号输出与运动与溺水人体状况的相关性。(A)肘部、(B)膝盖不同弯曲角度的电压输出信号;(C)不同震颤水平下臂关节处摩擦光纤传感器的输出响应;(D)便携式集成电路模块的原理图;(E)SPLJ戴在溺水者身上的照片;(F)溺水者不同运动中SPLJ的信号输出及其信号与人体状况的关联性。
图4. SPLJ和商用传感器对人体运动的信号表征和分析。(A)肘部弯折过程中SPLJ的信号详细分析。(B)不同肘部弯曲角度下SPLJ的输出电压及其线性关系。(C)运动信号的平均振幅分析。(D)游泳模型示意图。(E)在HELP姿态过程中,SPLJ和商用传感器的信号详细分析。(F, G, H)游泳状态、HELP姿势和震颤的SPLJ信号普适性分析
图5. 基于深度学习分析的溺水人运动数据处理和人体状况检测系统。(A)对溺水者运动的深度学习分析流程图。(B)不同身体部位和运动的平均运动振幅。(C)构建用于动作及状态识别监测的模型。(D)四种动作的深度学习分析的混淆图。(E, F, G)关于溺水者的运动和状况的人体状况检测系统的演示。
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中国交通报 2024年05月17日 第8217期 第3版
发展绿色低碳交通是交通运输行业加强生态文明建设、服务国家碳达峰碳中和目标,深入打好污染防治攻坚战的重要举措。
“十四五”以来,交通运输行业积极推进绿色低碳转型,坚持科技创新,加快节能环保关键技术推广应用,节能新技术、新工艺和新装备不断涌现,取得了积极成效。本报今日集中展示新型波浪能自供电浮标、基于多要素分析的港口能源与碳综合管控技术、隧道“与车随行”照明智能控制技术、城市轨道交通列车节能运行一体化方法及关键技术、隧道自然风节能设计技术五项技术及装备,敬请关注。
新型波浪能自供电浮标
有效响应 持续运行
王昊 文/图
自供电浮标装置的水池测试。
我国是海洋大国,拥有发展海洋经济的巨大潜力,同时面临维护海上安全的复杂形势。党的二十大明确提出“发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国”。浮标等各类分布式海洋监测节点能够实现实时的、持续的在位监测及数据获取,为维护海洋权益、发展海洋经济、保障海洋安全提供有力支撑。
包括浮标在内的分布式海洋装备,当前主要依靠电池、油料、线缆供能,成为制约其长时间自持的主要瓶颈。有效利用广泛分布的海洋可再生能源,能够从根本上提升浮标的续航能力、扩大其适用范围、降低运维成本。波浪能是一种海洋原生动能,相较于海上光伏和风能,具有较高的能流密度、较好的时空连续性,适合作为浮标等分布式节点持续、不依赖补给的电力来源。
海洋中的波浪能主要体现为随机波的形式,使海洋结构物产生较复杂的多自由度运动。针对海洋原生动能无序度高的难题,大连海事大学轮机工程学院教授、大连市海洋自驱动系统重点实验室徐敏义团队研制了一种高适应性波浪能摩擦纳米发电浮标,以摩擦纳米材料制成球性动子,利用动子在表面敷设电极的水平轨道上往复滚转,以静电感应驱动电极上的自由电子通过外电路产生交变电流。其内置滚转惯性球在小扰动下即可产生较大相对运动,能够同时捕获平动和摇摆等多个自由度上的能量,且采用易于并联的多层堆叠构型来提升获能密度。
研究团队将三个内置单元交错导向布置在浮标内部,并集成水质传感器和无线数据发射模块,从而构建一个完整的自供能海洋水质监测系统。得益于设计创新和工艺改进,研究团队在大连近海进行了一系列海试。摩擦纳米发电单元与电源管理模块协同工作,可同时支持水质数据采集和无线通信等任务,使得浮标能够在大约800米的距离上持续传送测得的水质数据。这是实际海洋环境下波浪能摩擦电纳米发电技术的应用样例,也为海洋物联网的构建提供了一种新型技术路径。
测试中发现,这种新型波浪能自供电浮标利用较小的波浪即可产生较大的有效响应,在低输入条件下具有出色的启动性能。实际上,相比于欧美国家所在的北大西洋等海区,我国总体上处于波幅较低的海区,该浮标能够更好地适应我国常见的实际海况。目前研究团队还在持续测试和改善该技术的海洋环境适应性,确保其能承受海洋动力环境导致的结构应力和疲劳。我们有理由相信,未来这类波浪能自供电装置有望实现长期且稳定的海上电力补充,使包括海洋监测浮标在内的大量分布式海洋装备不依赖外部电力供应持续运行。
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为支持大连海事大学的科研事业发展,伍威明先生向我校捐赠资金,依托我校的大连市海洋微纳能源与自驱动系统重点实验室(以下简称实验室)设立“鹏程尚学教育金”科研基金资助项目,用于资助“海洋能发电”领域科学研究。
为了提高基金使用效率,推动产生更多原创性科研成果,本着开放、流动、合作的运行机制,加强基础性、原创性、前瞻性等课题研究,依据《大连海事大学大连市海洋微纳能源与自驱动系统重点实验室“鹏程尚学教育金”科研基金资助项目管理办法》,特面向校内教师征集项目,支持与实验室主要研究方向相关的基础和应用基础研究。
一、项目类别
二、重点支持方向
三、申请办法
四、审批立项
五、项目管理
附件
研究生国家奖学金
研究生教育是国家培养高层次创新型人才的重要途径。为发展中国特色研究生教育,促进研究生培养机制改革,提高研究生培养质量,国家设立研究生国家奖学金,用于奖励表现优异的全日制研究生。
经过严格评审,全国4.5万名研究生荣获2022-2023学年度研究生国家奖学金。经过层层选拔,《人民日报》报道了100名研究生国家奖学金获奖学生中的优秀代表。他们激励着广大研究生从榜样中汲取力量,树牢科技报国志,刻苦学习钻研,勇攀科学高峰,在推进强国建设、民族复兴伟业中绽放青春光彩。
王昭洋,轮机工程学院轮机工程专业2021级硕士研究生,中共党员。曾获国家奖学金;辽宁省优秀毕业生称号;国际先进机器人及仿真技术大赛全国一等奖、中国机器人及人工智能大赛全国一等奖等10余项国家级创新竞赛奖项。立志投身海洋强国建设,致力于船舶检验新技术和新装备研究,主攻研发水下机器人、无人艇和爬壁机器人;以第一作者发表SCI论文2篇(JCR一区)和EI会议论文1篇,累计影响因子28.9,参与申请发明专利9项;作为队长带领团队参加第21届微软“创新杯”全球总决赛并获亚洲区Earth组冠军,受到中国新闻网等媒体采访报道。作为中队副指导员,三年来持续为180余名研究生同学做好各项服务工作,以实际行动展现担当奉献。
希望全体海大学子以两位优秀青年典型为榜样,争做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年,在推进强国建设和民族复兴伟业中展现青春作为、彰显青春风采、贡献青春力量,奋力书写为中国式现代化挺膺担当的青春篇章。
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