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四足機器人具有良好的運動靈活性和環(huán)境適應性,是機器人研究領域的熱點。隨著研究的深入和對機器人運動性能需求的提高,四足機器人研究領域分化出以高速運動為目標的研究分支。生物學研究顯示,跳躍步態(tài)是四足動物典型的高速對稱步態(tài),且多種動物在高速速度中存在脊柱大幅地參與運動,而相應的脊柱型四足機器人的理論及運動控制研究卻鮮見報道。當前研究大多孤立了脊柱環(huán)節(jié),鮮有整機的建模研究以及運動控制方法研究。在該方向的研究勢必推動仿生工程和機器人運動控制等方面的發(fā)展,此外,以其高速運動的特點,在軍事偵察、救震救災和未來生活等領域也將具有廣闊的應用前景。首先,本文以分析獵豹的運動特性入手,建立了脊柱型四足機器人七桿模型,以及構建了ASLIP動力學模型,使用拉格朗日方程推導了其跳躍運動的動力學方程;迭代運算動力學微分方程,使用龐加萊映射方法搜索了機器人七桿模型基于ASLIP跳躍運動的不動點,結果顯示不動點在固定能量層級下呈區(qū)域性分布;不動點的對比結果顯示基于ASLIP模型的運動比基于SLIP模型的運動能適應更高的穩(wěn)態(tài)運動速度,并作了觸地力、脊柱角和穩(wěn)定性等特性分析。為脊柱型四足機器人跳躍運動提供了動力學模型和理論基礎。然后,根據(jù)機器人模型各關節(jié)主動力作用于控制量的廣義力計算結果,研究了前向速度、彈跳高度、機身俯仰角

項目成果/簡介:四足機器人具有良好的運動靈活性和環(huán)境適應性,是機器人研究領域的熱點。隨著研究的深入和對機器人運動性能需求的提高,四足機器人研究領域分化出以高速運動為目標的研究分支。生物學研究顯示,跳躍步態(tài)是四足動物典型的高速對稱步態(tài),且多種動物在高速速度中存在脊柱大幅地參與運動,而相應的脊柱型四足機器人的理論及運動控制研究卻鮮見報道。當前研究大多孤立了脊柱環(huán)節(jié),鮮有整機的建模研究以及運動控制方法研究。在

探究源自生物礦物材料的結構設計原理無疑將為人工礦物基新材料的研發(fā)提供重要啟發(fā)和依據(jù)，然而如何在人工材料中設計和制造這些復雜結構，一直是困擾科學界的難題。

稀土超磁致伸縮材料的磁致伸縮應變比壓電陶瓷大4倍以上，而且能量密度比壓電陶瓷大10倍以上，但其楊氏僅為壓電陶瓷的1/3左右。美國將其列為戰(zhàn)略性功能材料，并對我國實行禁運。傳統(tǒng)制備技術主要有布里吉曼法(Bridgman法，即下拉法)、丘克拉爾斯基法(Czochralski法，即直拉法)和浮區(qū)區(qū)熔法(Float Zone法)。上述三種制備GMM工藝都存在共同缺陷：1.生產(chǎn)效率很低，生長一件?18′150mm定向凝固GMM需要48-168h；2.生產(chǎn)GMM工序很長，需要合金熔煉、晶體生長、熱處理等工序，生產(chǎn)成本高，設備投資大，3.生產(chǎn)GMM成品率只有15-30%。 本項目采用具有自主知識產(chǎn)權的一步法工藝和設備生產(chǎn)稀土超磁致伸縮材料，與傳統(tǒng)工藝相比較主要有如下優(yōu)點：1.質(zhì)量好、高性能。因一步法工藝是將合金熔煉、晶體生長、熱處理三道工序集中于一臺設備完成，故減少了過程污染，雜質(zhì)和氧含量低，合金成分控制準確，提高了材料的性能和產(chǎn)品的一致性；2.效率高、成本低。一步法易于實現(xiàn)自動化控制，操作簡單，人為因素少，故產(chǎn)品的合格率高(達80%)；單爐產(chǎn)能達5-10公斤，每天可以生產(chǎn)2-3爐，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)工藝提高了100-150倍，成本大大降低；3.易于制備大直徑（?70mm以上）棒材。一旦形成規(guī)模生產(chǎn)，大幅度降低生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格。稀土超磁致伸縮材料在低頻、大功率換能器中得到了越來越廣泛的應用。此外，可廣泛應用到機械、電子、石油、紡織、航天、農(nóng)業(yè)等其他領域，是一種重要的新型功能材料，是許多高技術的物質(zhì)基礎，被譽為是21世紀的戰(zhàn)略材料。

輻向整體永磁環(huán)是磁場方向沿徑向呈放射狀分布的磁性器件，具有高效的勵磁作用，能明顯提高器件的工作效率，并顯著降低其體積和重量，是日本NEOMAX公司的高技術產(chǎn)品，其制造技術對我國采取保密封鎖。為此，在廣東省教育部產(chǎn)學研結合協(xié)調(diào)領導小組辦公室的資助下，北京科技大學和肇慶三環(huán)京粵磁材有限責任公司進行產(chǎn)學研合作，項目總投資150萬元，其中省產(chǎn)學研經(jīng)費50萬元，企業(yè)自籌100萬元。項目組開展了輻射取向磁場設計、整體輻向模具的設計、磁粉高均勻裝填技術、整體輻向永磁環(huán)燒結及熱處理技術和多極/輻向磁環(huán)的充磁技術等研究，突破了輻向磁場及模具設計和整體輻向永磁環(huán)燒結及熱處理技術等關鍵技術，完成了項目合同的各項技術指標(材料利用率≥90％；磁環(huán)生產(chǎn)成品率≥90％；磁體最大磁能積≥320kJ/m3；多極整體永磁環(huán)的密度不均勻性≤1.5％；每極氣隙磁密波形系數(shù)≥0.8，極間磁密不均勻性≤8％；輻向整體磁環(huán)的表面磁密不均勻性≤6％)。項目實施后，肇慶三環(huán)京粵磁材有限責任公司改拼裝輻向釹鐵硼永磁環(huán)為整體輻向釹鐵硼永磁環(huán)，不僅大幅提高了磁環(huán)的性能和技術附加值，而且節(jié)約了原材料80噸，僅原料成本節(jié)約1200萬元，深受恒磁實業(yè)有限公司、聞達磁鐵有限公司和肇慶市中寶機電設備實業(yè)有限公司等用戶的高度評價，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

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本發(fā)明公開了一種核殼結構軟磁復合材料的制備方法。它的步驟如下：1）選取粒徑為100-400目高純鐵粉進行粒度配比；2）通入高純氫氣進行還原反應；3）通入氨氣和氫氣的混合氣體進行表面滲氮；4）滲氮過程結束，最終生成表面包覆Fe4N薄膜的核殼結構鐵粉，F(xiàn)e4N膜厚為0.5-10um；5）將制備好的鐵粉在800-1300MPa的壓強下壓制成環(huán)形的軟磁復合材料，采用有機粘結劑進行粘結；6）將環(huán)形軟磁復合材料在真空退火爐中進行熱處理。本發(fā)明針對現(xiàn)階段鐵粉芯電阻率低，在中高頻電流中渦流損耗大的缺點，通過表面熱處理工藝對鐵粉進行核殼結構設計，提高了粉芯的電阻率，較大幅度降低了鐵粉芯的損耗。

本發(fā)明公開了一種適于在用工業(yè)管道的管外漏磁檢測裝置，包 括爬行單元、漏磁檢測單元、遠端信號處理與控制單元以及本地控制 單元，其中爬行單元包括主動模塊和從動模塊，主動和從動模塊通過 磁化模塊相連且通過鏈傳動實現(xiàn)動力傳動；漏磁檢測單元通過調(diào)節(jié)板與爬行單元連接；遠端信號處理與控制單元包括信號預處理模塊、第 一無線模塊和第二無線模塊，并通過把手與爬行模塊連接在一起；本 地控制單元包括無線路由器模塊和遙控模塊，并與遠端信號處理與控 制單元構成雙路控制。通過本發(fā)明，能夠很好地適應工業(yè)現(xiàn)場情況， 同時具備無需搭架、便于操控、檢測效率高等特點，因而尤其適用于 在用工業(yè)管道的高精度檢測用途。 

李源和合作者所關注的材料是Cu3TeO6，在這個材料中，每個原胞內(nèi)有12個具有磁性的Cu2+離子。在61K以下，Cu3TeO6成為反鐵磁體，原胞中6個Cu2+離子磁矩方向大致平行，而另外6個Cu2+離子與它們反向。利用線性自旋波理論，李源和合作者發(fā)現(xiàn)，Cu3TeO6中的自旋波具有線性的能帶交疊，而進一步的分析表明這種能帶交疊具有拓撲性質(zhì)：具有純數(shù)形式的拓撲電荷，它們不依賴于模型的細節(jié)，而只和體系的對稱性有關。李源和合作者證明了，只要材料中具有PT對稱性（時間反演和空間反演），那么，自旋波的線性能帶交疊總是存在。如果同時也存在整體的自旋旋轉對稱性U(1)，這種拓撲能帶交疊具有狄拉克點的形式（圖1a），而將U(1)對稱性移除，則狄拉克點將拓展為結線（圖1b）。狄拉克點和結線都是在特定材料新預言的拓撲能帶交疊類型。Cu3TeO6具有很高的晶體對稱性（第206號空間群，圖1c）,由此保證了在U(1)對稱性存在的前提下，布里淵區(qū)P點位置的自旋波總是狄拉克點。圖1：（a）基于J1-J2模型的自旋波色散（b）布里淵區(qū)以及布里淵區(qū)中的狄拉克點，同時展示了U(1)對稱性移除后狄拉克點演化為結線的過程（c）材料中Cu2+離子J1-J2交換網(wǎng)絡。 為了在實驗上研究上述自旋波的拓撲能帶，李源和合作者又對Cu3TeO6晶體陣列樣品進行了非彈性中子散射實驗。在實驗中，李源和合作者觀測到了四維空間中清晰的自旋波信號。為了將實驗結果和理論計算進行對照，李源和合作者在模擬材料中磁交換作用方面做了大量工作，他們認為：Cu2+離子之間最主要的磁交換作用是最近鄰和第九近鄰的交換作用，前者由于距離最近，后者由于離子之間相對筆直的交換路徑。從圖2a和b可以看到實驗和計算結果符合得相當好：數(shù)據(jù)不僅表明在布里淵區(qū)的P點存在狄拉克錐型的色散（圖2c），而且散射信號的強度與計算也幾乎是一致的（圖2d和e）。散射信號的強度反映了動力學結構因子S(Q,w)，其中包含了自旋波波函數(shù)的重要信息，所以實驗和理論的一致性可以認為是材料中自旋波拓撲屬性的直接驗證。圖2：（a和b）沿著圖1（b）高對稱路徑的實驗和計算的自旋波信號強度圖，布里淵區(qū)中心是(1, 1, 2)（c）布里淵區(qū)P點的狄拉克錐型色散（d和e）a和b虛線框中自旋波的細節(jié)，虛線包絡表明了P點的狄拉克錐型色散。

本發(fā)明提供了一種微米級磁載型TiO2催化劑，其制備方法包括以下步驟：載體的預處理、微米級磁核的制備、微米級磁載型TiO2催化劑的制備。本發(fā)明以微米級MCM-41介孔分子篩為載體，首先將納米Fe3O4沉積在MCM-41分子篩孔道內(nèi)，制成微米級磁核；然后采用溶膠-凝膠法在微米級磁核的表面原位生成納米TiO2。將微米級磁核與TiO2耦合后制備成太陽光響應高活性微米級磁載型TiO2催化劑。通過引入Fe3O4，不僅有效擴展TiO2光激發(fā)響應波長，使催化劑吸收波長紅移，提高太陽光利用率。而且，微米級磁特性使其更