DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘要 近年来外骨骼技术发展迅速，涉及到的技术多种，本文从机械结构和控制技术两个方面综述了当前外骨骼领域的研究现状，详细分析驱动、结构、自锁、信号源和控制环节的关键技术。
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user: 1. 引言 外骨骼结构设计结合人体结构应考虑决定下肢主运动状态的主要关节包括三个：髋关节、膝关节和踝关节；上肢包括两个：肩关节和肘关节。针对这几个关节的非刚体运动，在进行机械结构和控制方法设计时国内外有各有所研究。我国创新主体主要是高校，美国和日本的创新主体已通过产学研结合实现商业化运营，见图1。 图1. 近5年来在外骨骼机器人领域全球主要专利申请人排名情况(截止2020年5月) 我国在机械结构技术方面申请的专利数量最多，有977件，占我国申请总量的59％；在控制技术方面申请的专利有467件，占比为28%，详见图2中。由此可见机械结构和控制技术的仍是目前研究的重点。 根据外骨骼基本构成和组成部分如图3，未来人体增强外骨骼技术仍将呈现快速发展趋势，并逐步从实验室走向应用并进入市场。机械结构和控制技术是外骨骼机器人技术的研究重点，市场需求主要集中在下肢应用领域，外骨骼机器人的发展应加强多模式控制技术的研究，加强运动感知和驱动技术的研究 [ 1 ]。 对于外骨骼机器人至关重要的两个研究部分——机械结构和控制技术，仍是我国的强项，对此方面的研究成果也是颇为丰富。本文就这两个关键部分进行了一定程度上的收集和整理，将机械结构划分为助力结构设计和支撑结构设计，简明地反映了外骨骼的功能。归纳和阐述了较为前沿的控制技术。 图2. 20世纪60年代以来按基本构成分类的各技术专利分布情况 图3. 20世纪60年代以来按基本构成和组成部分专利分布
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user: 2. 结构设计 2.1. 动力学建模 在机械结构设计中有重要的原则：在人体下肢穿戴重物的能量消耗远远大于在人体上肢的能量消耗，且越远离人体质心的部分，消耗的能量更高 [ 2 ]。因此对结构的动力学数学建模至关重要。 分析外骨骼操作的动态数学模型有两种基本方法 [ 3 ]，Newton-Euler和Lagrange。关节的驱动力矩表达式为： M ( θ ) θ ¨ + C ( θ ，   θ ˙ ) + G ( θ ) = T + t 其中M表示系统质量矩阵， θ 表示连杆之间的夹角，C表示系统组逆矩阵，G表示系统重力矢量矩阵，T表示外骨骼关节力矩，t表示穿戴者的作用力矩，在穿戴者被动训练阶段，由外骨骼助力运动此处力矩可忽略不计。 如图4建立笛卡尔坐标系，以左腿踝关节为坐标原点，其余各连杆的质心表达式可由三角函数表达出来，左腿动能E表示为： E = 1 2 ∑ i = 0 2 [ I i q i 2 + m i ( x ˙ i 2 + y ˙ i 2 ) ] + 1 2 [ I L q ˙ 1 2 + m L ( x ˙ 1 2 + y ˙ 1 2 ) ] 图4. 双腿支撑模型 左腿的势能U表示为： U = ∑ i = 0 2 ( m i g y i ) + m L g y 1 下肢外骨骼左腿的Lagrange函数表示为： L = E − U 带入到Lagrange方程中得到各个关节的力矩表达式： T i = d d t ( ∂ L ∂ θ ˙ i ) − ∂ L ∂ θ i ( l ˙ = 1 ， 2 ， 3 ) 江南大学机械工程学院王刚等基于重力势能转化，同样使用Lagrange方程直接导出动力学完整形式的方程式： d d t ( ∂ E k ∂ q ˙ i ) − ∂ E k ∂ q i + ∂ E P ∂ q i = F i ( i = 1 ， 2 ) E k 为系统的动能，E p 为系统的势能，此时将储能弹簧形变、储能弹簧原长、储能弹簧刚度代入系统势能计算即可得到对应结构不同弹簧的髋关节转矩曲线 [ 4 ]。 2.2. 助力结构设计 外骨骼的驱动方式包括电机驱动、气压驱动、液压驱动 [ 5 ]、人工肌肉驱动。 大腿连杆内部采用弹簧进行缓冲和储能，配合大腿后方液压杆实现压力的分散和储能助力目的。站立状态弹簧和液压杆处于轻微压缩状态，行走时腿克服重力做功使弹簧和液压杆回弹，将两者势能转化为动能，如图5 [ 6 ]。 图5. 受力方式分析 在液压外骨骼结构设计中，陈建华等针对支撑相阻抗自调整控制方法研究，设计一种能适应人体运动时不同阶段刚度特性的自调整系统，改善人机耦合性和步态柔顺性 [ 7 ]，如图6。 图6. 外骨骼下肢阻抗与驱动单元 天津科技大学张峻霞等提出一种髋关节外骨骼的结构设计方法，并采用电机和滚珠丝杠的组合驱动，使控制精度高，但运动轨迹较为机械 [ 8 ]，如图7。 图7. 髋关节外骨骼平面图 王记彩等针对人类负重外骨骼设计了外骨骼结构液压驱动系统方案 [ 9 ]，对且其液压伺服控制，实验结果证明了该液压驱动系统响应速度快，运行平稳且冲击性小。 浙江工业大学裴翔等将柔性技术应用于外骨骼结构设计中，利用弹性板易弯曲和扭转的特性设计了一种弹性体三自由度外骨骼机器人髋关节结构，使关节部位运动使有一定角度差 [ 10 ]。杭州电子科技大学李静等在2017年基于人体下肢5杆简化模型设计了一款可穿戴式柔性膝关节外骨骼 [ 11 ]，柔性环节主要由绑带提供。 电机驱动已经成为外骨骼驱动的主要方式。常规结构设计的市场可供选择方案如：泰州学院王颖卿等将电机与减速器配合，选择RE-40电机和GP-42行星齿轮箱减速器，能够得到21.696 N·m的扭矩和0.445p rad/s的转速。取得符合要求的力学性能表现 [ 12 ]。 鲍登绳是一种通过绳来传输动力的新型驱动机制，因为其灵活特性已广泛应用于需要复杂且变化的传输路径形状的许多机器人应用中。通过将电机放置于远离人体下肢而是接近人体质心的部位，可以有效地减少因为重量所带来的人体能量消耗，也可以减少机器人的重量，尺寸和复杂性 [ 13 ]。 J.F. Veneman等人设计了一款基于SEA驱动器的鲍登绳驱动的下肢外骨骼LOPES如图8所示。它由一个伺服电机、一个鲍登绳传动装置和一个基于弹性元件的反馈环组成，SEA驱动器的组成是在电机和执行器之间加入弹性元件如弹簧，可以是线性弹簧或扭转弹簧，弹性元件有利于增加机器人与未知环境的接触稳定性结构简图如图9所示，这是一种新型的柔性驱动器，有很大的发展潜力。 图8. LOPES下肢外骨骼 图9. SEA驱动原理 2.3. 支撑结构设计 如图10，大腿部连接杆固定并在后部展开使其能形成一个三角架结构，使其对限制膝关节活动直接将重量传递到地面。大腿固定板、支撑杆、滑条杆所组成的机构在人体坐下时可展开成三角形提高装置的稳定性。滑条杆在滑槽内滑动，人体处在坐下状态时弹簧处在压缩状态使装置锁死，滑条杆无法滑动，从而起到自锁作用 [ 14 ]。 图10. 地面支撑式装置结构示意图 如图11，在大腿处的支撑板上固定一滑槽和连杆，在滑槽上安装有手柄可手动控制装置的展开与收缩，这样提高了装置的可靠性，，在展开时通过三根杆并列分布的形状可构成多组三角形，这种方法也是对膝关节限制的支撑方式，虽然对行走姿态不会有影响。 图11. 关节支撑式装置结构示意图 在纯机械结构支撑思路下，出现一种双模式外骨骼结构设计，如图12。两种髋关节的全约束状态下可进行托举和座椅 [ 15 ]。 图12. 双模式外骨骼模式转换过程示意图 2.4. 自锁环节 膝关节机械自锁机构允许穿戴者行走时在摆动相时膝关节自由屈伸，而在支撑相时将膝关节自锁保持完全伸直 [ 16 ]。 1) Becker Orthopedic 9001 E-Knee。该膝踝足矫形器膝关节自锁的原理图如图13。它由两个圆形棘轮板以及弹簧组成，其中一个棘轮板位于电磁线圈内。通过电磁线圈的通断电使棘轮板压合和分离。 图13. 膝关节原理图 2) 霍顿姿势控制矫形器。地面反作用力克服弹簧力作用于具有变形能力的马镫，马镫变形向上运动推动推杆使棘轮棘齿摩擦自锁，使膝关节处于伸直状态，原理图如图14。 3) 皮带夹紧膝关节矫形器。足底传感器检测到压力信息，控制系统控制电磁铁向下伸出，膝关节屈膝带动槌子旋转，槌子和铁砧相互挤压，使膝关节无法继续旋转。原理图如图15，当人处于行走摆动相时，皮带在弹簧的作用下带动槌子回到原位，电磁铁断电铁芯回到原来的位置。 图14. 霍顿姿势控制关节自锁原理图 图15. 皮带夹紧膝关节自锁原理图 4) 液压自锁膝关节。Louis Goudreau等人于2010年设计了一种基于角速度控制的液压自锁膝关节如图16所示。 其工作原理使膝关节弯曲时手臂旋转减小屈曲腔室体积。使流体被迫通过阀门通道进入伸展腔室。膝关节弯曲角速度高低可影响流体作用在阀门上的阻力，从而使阀门开闭实现自锁作用。膝关节自锁角速度的大小可以通过调整阀门弹簧力的大小实现。 5) 磁流变液自锁膝关节。如图17所示为香港中文大学陈锦州等设计的外骨骼。此外骨骼的膝关节为磁流变液制动器，应用于辅助膝关节支撑。磁流变液的粘性会随着磁场强度的变化而变化，当磁场强度达到一定值的时候，它会表现为固态，以起到自锁的作用。 图16. 液压自锁原理图 图17. 磁流变液自锁膝关节
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user: 3. 控制技术 3.1. 信号源 控制技术本质上是对采集到的信号处理成电信号正确并按照期望传递到驱动上。因此根据信号源的种类和收集方式的不同，控制技术的研究也会有所区别。信号源主要分为生物力学信号、表面肌电信号和脑电信号 [ 17 ]。 加利福尼亚理工学院Richard Anderson实验室2015年研制了一种由脑电信号控制的上肢外骨骼，将采集电极置于运动感觉区域可以识别与运动相关的脑电信号，提取信号转换成对外骨骼的控制命令，帮助瘫痪者完成饮食等基本动作 [ 3 ]。 日本筑波大学研制的一种动力髋膝关节可穿戴式机器人HAL-5采用肌电控制和预定义步态轨迹控制的混合控制方法来为穿戴者助力，利用肌电信号来判断穿戴者的运动意图从而驱动执行器运动，当穿戴者的肌电信号难以采集时，则采用预定义步态轨迹控制方法。 上海傅里利公司于2019年发布一款X2动力可穿戴外骨骼，通过适配多种外接设备，结合脑电帽可将用户想象意图信号翻译成控制外骨骼的命令，配合高性能伺服电机与减速器提供大扭矩输出。北京航空航天大学张腾宇等 [ 18 ] 通过采集多名大腿截肢患者的残端面肌电信号，利用分段扫描求波长的方法提取有效动作信号，进行特征提取分析和动作分类识别，并探讨了特征量优化的方法。北京大学王启宁等 [ 2 ] 提出了全新的非接触式电容传感方法，该方法以金属电极不接触皮肤的方式测量肌肉收缩信号；介绍了电容传感的原理，分析了基于该方法测量肌肉收缩形状变化的机理；分别介绍了非接触式电容传感方法在小腿智能动力假肢控制和上肢运动识别中的应用；针对下肢智能假肢控制，提出了基于非接触式电容传感的运动模态以及模态切换的识别。为了进一步提高系统的可穿戴性，他们又提出了基于柔性可延展液态金属电极的电容传感系统，并进行了初步的试验验证 [ 19 ]。 3.2. 控制环节 控制系统的设计会直接影响驱动效果和人机交互性 [ 20 ]。控制策略主要有四种：灵敏度放大控制、预编程控制、人机交互力反馈控制、基于肌电信号控制 [ 17 ]。系统需要对信号收集、提取和处理，国内在控制系统设计领域也是多样的。 前期建立力模型，得到系统的输入力和输出力的准确关系。在空间位置要求比较小的情况下，通过测量输入端的力，可以通过模型控制输出力的大小，对输入力进行补偿，使得输出力能够达到预先设定的输出力。假设信号源是位移量，对信号源进行一系列处理后建立补偿模型，再经过控制器按设定程序传递到驱动器上执行，控制器的输出能被传感器采集并作为反馈信号进入补偿模型。系统的总体框图如图18所示。补偿模型的目的是使输出信号正确，弥补环境、人为等不可抗因素引起的误差。 图18. 控制系统框图 测量数据作为信号源输入到系统中。蔡校蔚等通过重心投影法测量原理，设计了一种基于应变片式压力传感器的重心实时测量系统，结构简单、体积小巧、反应灵敏且响应速度快 [ 21 ]。考虑到力传感器和增量式编码器的输出会存在一定的误差和干扰，哈尔滨工业大学张浩的柔性膝关节外骨骼控制设计中采用RMS滤波器，对输出波形进行滤波 [ 13 ]，对系统输入进行迭代计算，采用指数加权的误差平方作为评价函数，对权向量进行更新算法。RLS自适应滤波器具有相对较快的收敛速率，同时对于输入的自相关矩阵的特征值的分散程度不敏感，可以很好的达到滤波的效果。广西科技大学罗定吉等利用扩张状态观测器估计系统未建模部分和外部总扰动，采用自抗扰控制方法(ADRC)对其进行消除 [ 22 ]。吴青鸿等借助模糊PID控制方法分别研究了传统PID与模糊PID控制技术对外骨骼控制的影响规律，利用模糊推理逻辑对PID参数进行修正，完成对步态轨迹的快速准确跟踪 [ 23 ]。
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user: 4. 结束语 本文基于外骨骼各技术研究现状和发展趋势，对其在关节上的机械结构设计和控制技术的现状进行了概括。将外骨骼结构设计分为助力结构设计、支撑机构设计和自锁等方面进行讨论，按信号源和控制环节分类归纳出现有的部分研究成果。把外骨骼的设计按关键技术模块化。
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user: 摘要 分圆类是有限域里经典理论，广泛应用于构造差集、设计编码等众多领域。广义分圆类是有限域上分圆类的推广。本文给出一个 Z 2 p m 广义分圆类的性质，并猜测利用若干特定组合，可以构造出 Z 2 p m 上的差集偶。
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user: 1. 引言 理想序列偶主要被广泛地应用于信息通讯系统、导航、编码以及密码学等众多领域 [ 1 ]。然而，直接进行序列偶的构造，其难度颇大。因此，众多学者利用差集、几乎差集、差集偶、几乎差集偶 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 等一些工具去构造序列偶。在组合设计理论中，经典分圆类是通常会被应用到差集、几乎差集、差集偶、几乎差集偶的构造中。经典分圆类的一个重要推广是广义分圆类。Whiteman [ 6 ]、Ding和Helleseth [ 7 ]、Fan和Ge [ 8 ]、Zeng等 [ 9 ] 给出了各种广义分圆类。Yi和Xie [ 10 ] 给出了周期为 2 p m 的广义分圆序列的定义。本文对环 Z 2 p m 的广义分圆类，给出若干分圆类的性质，并给出两个猜想。
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user: 2. 差集偶的概念 定义 [ 1 ] 设 Z 2 p m = { 0 ， 1 ， ⋯ ， 2 p m − 1 } 是模 2 p m 的剩余类环， U ， V 是 Z 2 p m 的两个子集， | U | = k ， | V | = k ′ ， | U ∩ V | = e 。若对 Z 2 p m 中的任意非零元r，方程 x − y ≡ r ( mod 2 p m ) 恰有 λ 个解对 ( x ， y ) ∈ ( U ， V ) ，其中 x ∈ U ， y ∈ V ，则称 ( U ， V ) 是 Z 2 p m 上的一个 ( 2 p m ， k ， k ′ ， e ， λ ) 差集偶。
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user: 摘要 诸广山复式岩体地处湘赣粤三省交界，为我国重要的铀多金属成矿岩体、成矿带，内含著名的鹿井铀矿田。岩体内产出的铀矿床均属花岗岩中低温热液型铀矿床，铀矿床成因和空间上均与花岗岩体有着密切的关系。诸广山复式岩体规模巨大，为多期次、多阶段的复式岩基，热液活动十分强烈。铀成矿作用主要与印支-燕山期岩浆岩活动有关。铀矿床属于地幔流体成矿作用范畴。与铀矿化有关的热液活动大体可分矿前期、成矿期、矿后期。成矿流体中的铀主要来源于地幔流体在上升过程中与地壳岩石相互作用过程中的浸取。铀矿田均处于区域深大断裂交汇区，铀矿床定位于主干构造交汇处，铀矿体多赋存于次级构造产状的变异部位。在总结该区铀矿床产出的地质背景、铀成矿基本特征和主要控矿因素的基础上，总结了区内铀矿成矿模式，指出了区内主要的铀矿找矿标志和找矿方向，为区内下一步铀矿勘查工作提供借鉴。
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user: 1. 引言 湖南诸广山岩体地处湘赣粤三省交界，内含著名的鹿井铀矿田，为我国重要的铀资源基地之一。区内铀矿床均属花岗岩中低温热液型铀矿床，成因和空间上均与花岗岩体有着密切的关系。上世纪鹿井矿田内就已探明了1个大型、4个中型、7个小型共12个铀矿床，提交铀资源量超万吨。以往南京大学、核工业北京地质研究院、核工业二三0研究所、中国地质科学院地质研究所、核工业中南地勘局三0二大队等主要针对该区某一个(种)岩体做了铀含量、定年、矿物、同位素特征研究等基础科研工作，较少系统论述复式岩体与铀成矿的关系 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。近20年来，302大队、230所、306大队、东华理工大学、核工业北京地质研究院等持续在该区开展铀矿地质工作。特别是针对“湖南省诸广山岩体中部铀多金属矿整装勘查区”开展了关键基础地质研究、专项填图与技术应用示范、矿产调查与找矿预测、铀矿地质调查等基础地质科研工作 [ 6 ] - [ 13 ]。随着勘探的继续，区内铀矿资源量还在不断上升。总结近20年来区内铀矿找矿成果和经验，分析探讨岩体活动与铀成矿作用，对该区今后铀矿勘查工作具有重要意义 [ 14 ]。
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user: 2. 区域地质背景 研究区位于南岭成矿带的北缘，诸广山铀成矿带的中段，大地构造位于华南造山带粤湘赣早古生代沉陷带炎陵–汝城冲断褶隆带东部隆起区 [ 15 ] [ 16 ]。区内地层出露基本齐全，震旦–寒武系构成的加里东褶皱基底直接与诸广山岩体接触并被重熔。震旦–寒武系沉积厚度5~13 km，为一套含铀的黑色岩系，平均铀含量8 × 10 −6 ，其中震旦系中上部和寒武系下部铀含量(11.3~16.4) × 10 −6 [ 17 ]，是区内主要含铀层位。 诸广山岩体侵入时代最早为加里东期，随后为海西期、印支期、燕山期，侵入高峰期为印支–燕山期，经过多次重熔改造、分异演化，形成规模巨大的含铀复式岩体，其岩性复杂，酸性岩类、中酸性岩类，中基性岩类均有发育。印支–燕山期岩体平均铀含量18.35 × 10 −6 ，燕山早期岩体平均铀含量高达20.20 × 10 −6 (表1、图1)，印支–燕山期花岗岩富硅、偏碱且富含挥发份，对形成铀多金属矿床十分有利。 区内断裂构造发育，主要为NE向、NNE向、NEE向、NW向、近SN向及近EW向断裂。NE向黄坳断裂、遂川–热水断裂形成的断陷带主要控制了区内铀矿及其他多金属矿产 [ 18 ]。NW向常德–安仁基底隐伏断裂通过研究区中部。EW向桂东–于都断裂穿过研究区北部寒口一带；EW向仙鹅塘断裂通过鹿井矿田东部。主断裂的次级构造发育，为铀成矿提供了良好的构造条件(图1) [ 19 ]。 Table 1 U and Th content of subgranites of various stages in central Zhuguangshan pluto 侵入时代 样品数 铀含量 钍含量 钍铀比值 期 阶段 代号 变化范围 (×10 −6 ) 平均值 (×10 −6 ) 变化范围 (×10 −6 ) 平均值 (×10 −6 ) 燕山晚期 第一阶段 γ 5 3 − 1 5 6~29 15.6 3~6 4.5 0.29 燕山早期 第三阶段 γ 5 2 − 3 15 7~45 20.5 10~63 37.8 1.84 第二阶段 γ 5 2 − 2 4 14~29 20.5 8~34 23.3 1.14 第一阶段 γ 5 2 − 1 56 8~38 19.6 27~60 41.7 2.13 印支期 第三阶段 γ 5 1 − 3 3 4~21 14.3 4~5 4.3 0.30 第二阶段 γ 5 1 − 2 68 4~38 19.6 8~44 20.6 1.05 加里东期 第三阶段 γ δ 3 3 10 4~17 7.1 16~20 17.8 2.51 表1. 诸广山岩体中段各期次花岗岩U、Th含量 资料来源：三0二大队. 1988；二三0研究所. 1998；北京地质研究院. 1991。内部资料。 图1. 诸广山岩体中北段区域地质略图
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user: 3. 诸广山复式岩体特征 诸广山复式岩体是规模巨大、多阶段、多期次的复式岩基(图1)，岩浆活动频繁，从加里东期至燕山晚期均有岩浆侵位，岩性复杂，既有酸性岩类、中酸性岩类，又有中性、基性岩类。根据岩体与围岩接触关系、岩体之间接触关系及同位素年龄资料，诸广山岩体中北段岩浆活动期次可分为加里东期、印支期、燕山早期及燕山晚期，各阶段岩体中又有多期次的补充侵入体发育，构成较完整的构造–岩浆旋回(表2) [ 20 ]。 Table 2 Division table of intrusion periods of middle-north section of Zhuguangshan rock mas 期 阶段 代号 主要岩性 代表性岩体 同位素年龄(ma) 燕山晚期 β 5 3 ⋅ χ 5 3 辉绿岩、煌斑岩 官昌、庙背岩脉 τ 5 3 ⋅ ρ 5 3 细晶岩、伟晶岩 九岭、院中坑、牛尾岭小岩体 γ π 5 3 ⋅ λ π 5 3 花岗斑岩、石英斑岩 蔡家、沙坝子、鹿井小岩体 γ 5 3 细粒白(二)云母花岗岩 算坪山 b105-128 燕 山 早 期 第三阶段 γ 5 2 − 3 细粒黑(二)云母二长花岗岩 中棚 b140-143 第二阶段 γ 5 2 − 2 中细粒二云母花岗岩 乐洞、鹅形、谭官坝、下洞 b152， w157， Zr160 第一阶段 γ 5 2 − 1 中粗粒斑状黑云母二长花岗岩 九峰 Zr169， W172， b168 印 支 期 第三阶段 γ 5 1 − 3 中粒白(二)云母二长花岗岩 中细粒二云母二长花岗岩 洲田、小坑 b199 第二阶段 γ 5 1 − 2 中粗粒黑云母二长花岗岩 热水-文英、长垅、大窝子 b219 第一阶段 γ 5 1 − 1 中细粒白(二)云母花岗岩 加里东期 γ δ 3 3 黑云母花岗闪长岩 寨前、桂东、上堡 358-388 δ o 3 3 石英闪长岩 汤湖、益将、流溪 418-427 表2. 诸广山岩体中北段岩体侵入期次划分表 同位素年龄测定方法：Zr-锆，W-全岩，b-黑云母。 研究区中部和南部主要为印支–燕山期岩体，北部广泛出露加里东期花岗岩。其中印支–燕山期岩体与铀成矿关系密切，铀含量高达(14.3~20.5) × 10 −6 ，为花岗岩类岩石平均铀含量的4~5倍。印支期岩体以黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩为主，燕山期岩性变化范围大、演化充分，晚期有很多花岗岩株、岩脉侵入早期岩体中。 加里东期岩体主要为上堡岩体、益将岩体及流溪岩体。上堡岩体为中细粒黑云母花岗闪长岩；益将、流溪岩体主要为石英闪长岩，锆石SHRIMP U-Pb 年龄为424 ± 3 Ma [ 3 ]，局部为石英辉长岩、英云闪长岩和花岗闪长岩。 印支期岩体由白云圩、热水–文英、长垅和新坊等岩体组成南北向花岗岩带。热水–文英岩体呈“入”字型岩基产出，面积241 km 2 。主体过渡相为中粗粒黑云母(二长)花岗岩，中心相及边缘相不发育，岩性分别为粗粒似斑状黑云母花岗岩、中细粒似斑状白(二)云母花岗岩。小坑岩体分布于本区北部，呈南北向展布，呈小岩株产出，为中粒含电气石白(二)云母二长花岗岩、中细粒二云母二长花岗岩，其边缘相变为细粒电气石二云母二长花岗岩，与印支期第二阶段岩体呈侵入接触。 燕山期岩体以九峰岩体、乐洞岩体及中棚岩体为代表。九峰岩体为中粗粒斑状黑云母二长岩，次为中粒角闪石黑云母二长花岗岩；乐洞岩体为中细粒二云母花岗岩，与热水–文英岩体、九峰岩体呈超动接触关系；中棚岩体呈岩基产出，为细粒黑(二)云母二长花岗岩，与九峰岩体、文英岩体呈侵入接触。燕山晚期有呈岩瘤、岩枝、岩脉产出的酸性岩类及中基性岩类。 研究区内辉绿岩分布广泛，北部长垄–桂花树下辉绿岩脉呈近东西向分布；中部沿高排、棉家洞、官昌一带呈北西向分布，长9.15 km，宽数米至40 m，为区内规模最大的基性岩；在东南部西坑辉绿岩脉呈北西西向断续分布；在南部庙背辉绿岩脉呈近东西向展布，此外从文英至乐洞、西坑一线辉绿岩脉呈北北东向断续分布。 区内晚侏罗世火山岩在汝城县横山盆地呈北东向层状出露，岩性为玄武质沉积火山角砾岩、玄武岩。此外在丰州盆地下部灰色层中见玻屑晶屑凝灰岩，凝灰质晶屑砂砾岩等。 区内地壳经历多次构造-岩浆活动，铀元素的分异富集较为充分；铀成矿作用主要与地洼阶段的印支-燕山期岩浆岩活动有关，且在其补充侵入体期次多的繁杂地段更为有利；构造-岩浆活动越充分越有利于铀的分异富集。区内印支–燕山期岩体内各种小岩株、岩脉及交代蚀变带发育，如花岗斑岩脉、石英斑岩脉、正长石脉、辉绿岩脉、煌斑岩脉及石英硅化带(图2) [ 21 ]；绿泥石化、绢英岩化、水云母化、赤铁矿化、黄铁矿化、萤石化、钾长石化、钠长石化、电气石化等热液交代蚀变发育地段更有利于铀成矿(图3) [ 22 ] [ 23 ]。它表明区内不仅构造–热液活动强烈，还反映可能有深幔源物质参与。多期次的热液蚀变作用表明有多期次铀成矿的前后累积叠加的可能性。如果在岩体出露的繁杂区又出现铀地球化学偏高场、高场，则是岩体地质特征与铀成矿的直接联系标志。 图2. 庙背垅矿床钻孔矿石素描图 图3. 研究区蚀变矿物显微照片
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user: 5. 成矿模式 根据诸广山地区花岗岩型铀矿床产出的地质背景、铀成矿基本特征和主要控矿因素，判定该区花岗岩型铀矿床的形成，是在有利的大地构造和深部构造背景的条件下，在地幔热流的作用下，以地幔流体作用等综合地质作用的产物。 5.1. 铀源 形成铀矿床的铀主要来源于富铀花岗岩活化的铀，部分铀也可能来自地幔流体从深部地壳和上部地层中萃取的铀，及燕山晚期酸性岩浆熔体结晶过程中分离进入流体的铀。 5.2. 铀成矿热液 在地质环境比较封闭条件下的铀成矿早期，成矿热液以岩浆残留流体或幔源碱质流体为主的内生热液。在半封闭半开放地质环境条件下的铀矿成矿中期，成矿热液以岩浆残留流体、地幔碱质流体与大气降水不同程度相混合的混合热液为主。在地质环境趋向开放的铀成矿晚期，大气降水下渗作用更加剧烈，成矿热液以加热大气降水为主。铀成矿热液中CO 2 、CO、H 2 等挥发性组份，主要来自燕山晚期的基性岩浆和幔源碱质流体。 5.3. 铀的迁移沉淀 铀在成矿溶液中主要以二碳酸铀酰离子( UO 2 ( CO 3 ) 2 2 − )形式搬迁，部分以 UO 2 ( CO 3 ) 3 4 − 、 ( UOF 4 2 − ) 2 − [ UO 2 ( SO 4 ) 2 ] 2 − 形式等搬迁。铀从热液中沉淀的方式，主要是由于热液体系的压力骤然降低，热液中CO 2 逸出或 CO 3 2 − 与Ca 2+ 的结合，致使碳酸铀酰离子分解，从而导致铀从溶液中沉淀成矿。花岗岩型铀矿的成因类型应属于地幔热液作用过程中以地幔流体作用为主因的复成因热液型铀矿床。 5.4. 铀矿床形成的过程 1) 在地幔热柱的地幔流体参与作用下，含铀或富铀古陆壳(前寒武纪变质基底)重熔上侵形成印支期—燕山早期富铀花岗岩体，经岩体的自变质、它变质作用的改造，岩石的部分稳定铀转化为活性铀。 2) 燕山晚期，地壳伸展减薄、拉张断陷的强烈构造活动时期，地幔碱质流体上升，壳源或壳幔混合的酸性岩浆和幔源基性岩浆上侵，不仅使早期岩体岩石中的铀进一步遭受它变质作用、碱质交代作用、构造热液作用等强烈改造与活化，而且为铀成矿直接提供了丰富的热能、热流体和矿化剂。 3) 燕山晚期，岩浆残留体、幔源碱质流体、或两者的热能与含铀大气降水相混合而成的混合流体，伴随断裂构造与深部热动力的驱动，在花岗岩等围岩中渗流汲取铀，并在有利于铀沉淀的物理化学条件下最终富集沉淀形成铀矿床(图6) [ 20 ]。 图6. 鹿井矿田铀矿成矿模式图
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user: 6. 找矿标志与找矿方向 6.1. 找矿标志 1) 多向多组构造交汇部位。 2) 张扭性断裂构造带。成矿构造带的力学性质以张扭性为主，早期为压性、压扭性，成矿期主要为张性、张扭性迭加，且成矿深度较大，是深部找隐伏矿的重要标志。 3) 热液蚀变发育地段。矿前期发育白云母化、碱交代绢云母化等各种面型蚀变；成矿带则发育水云母化、红化、绿泥石化等蚀变，与铀成矿关系密切的赤铁矿化，胶状黄铁矿化、紫黑色萤石化、红色微晶石英、棕红色玉髓等发育地段，是直接的找矿标志。当有多期热液活动叠加时，铀矿化规模更大，品位更富。 4) 中基性岩脉、碱交代岩发育地段并有构造穿切交汇部位。 5) 不同岩体(岩性)接触部位，特别是富铀花岗岩体接触部位。区内发现的铀矿体多在铀含量高的印支期—燕山期的花岗岩体内，且在岩体接触部位有较好的铀矿体产出。 6) 构造蚀变带深部，且具有一定规模、延伸稳定、并有弱还原弱碱性环境地段。 7) 物化探成矿信息明显地段。面积大、连续性好的铀分量、土壤热释光、伽玛能谱异常区；复合构造蚀变带深部低电阻率带区；电磁法测量具有一定规模、延深较大、且地表物化探异常显示良好的构造带。 6.2. 找矿方向 诸广山铀成矿带位于华夏陆块的粤湘赣早古生代沉陷带的炎陵–汝城冲断褶隆带，北北东向断裂带是主要控矿构造，三叠纪–侏罗纪花岗岩是重要的产铀岩体，矿床、矿体受断裂构造控制。该区成矿地质条件十分优越，已发现的矿床矿点较多，许多放射性异常(矿化)点晕尚未深入工作，是湖南省寻找热液型铀矿最具潜力区，近年来铀矿找矿也取得较大突破。该区找矿应以热液型花岗岩型铀矿为主攻目标，进一步找寻鹿井式、沙坝子式、黄峰岭式、羊角脑式铀矿床，积极探索铀矿脉与暗色岩墙交点型–下庄式铀矿床、高温绢英岩化蚀变碎粉岩带型-石土岭式铀矿床，并在区内寻找与岩浆作用有关的稀有、稀土和有色金属矿床。
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user: 7. 结论 诸广山复式岩体产出的铀矿床均属花岗岩中低温热液型铀矿床，铀矿床成因和空间上均与花岗岩体有着密切的关系。诸广山复式岩体规模巨大，为多期次、多阶段的复式岩基，热液活动十分强烈。铀成矿作用主要与印支–燕山期岩浆岩活动有关。铀矿床属于地幔流体成矿作用范畴。与铀矿化有关的热液活动大体可分矿前期、成矿期、矿后期。成矿流体中的铀主要来源于地幔流体在上升过程中与地壳岩石相互作用过程中的浸取。铀矿田均处于区域深大断裂交汇区，铀矿床定位于主干构造交汇处，铀矿体多赋存于次级构造产状的变异部位。在总结该区铀矿床产出的地质背景、铀成矿基本特征和主要控矿因素的基础上，总结了区内铀矿成矿模式，指出了区内主要的铀矿找矿标志和找矿方向，为区内下一步铀矿勘查工作提供借鉴。
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user: 摘要 本文从人口数量与结构、经济收入与消费水平、医疗资源与水平、社会保障制度与能力五个方面出发，建立未来深圳市医疗和养老资源合理配置的评价体系。首先对原始数据标准化，借助于Matlab软件编程对16个指标进行R-型聚类，根据聚类图可以分为7类，进而选取7个指标构建评价体系。然后通过分析深圳市近十几年的各项数据，采用熵权法确定医疗和养老资源评价体系的系数。通过TOPSIS法确定评价系统的正、负理想，从而计算评价系统与理想解之间的欧氏距离，进而确定人口数量与结构、经济收入与消费水平、医疗资源与水平、社会保障制度与能力以及综合能力的排序。最后利用多元线性回归模型对人均预期寿命进行预测，进而得到人均预期寿命的回归方程。
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user: 1. 引言 十九大报告提出中国特色社会主义进入新时代，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾。深圳是中国改革开放的前沿阵地，是中国经济建设和对外开放的“试验场”。借助于历史数据如何根据深圳的人口状况，经济地位，历史特点，社会环境，发展趋势，人民的期待来构建深圳市医疗和养老保障评价指标，根据评价的结果找出影响未来5年、10年和15年深圳市医疗和养老保障目标实现的主要因素，并进一步分析原因，找出实现目标的方案，合理配置深圳市城市资源，建设“民生幸福标杆”和“可持续发展先锋”城市。未来深圳如何利用好政策红利，建立可持续发展的医疗和养老保障体系，来实现建设国家“先行示范区”成为人们关注的热点之一 [ 1 ]。
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user: 4. 2009~2019年间医疗和养老资源合理配置的评价分析 以2009~2019年的年份为横坐标，以表6中6个评价准则和11年间医疗和养老资源综合评价的相对贴近度得分为纵坐标画图，借助于Matlab编程得出11年间深圳市医疗和养老资源情况图，见图2。 从图2可以看出，随着11年来深圳市经济的快速发展，深圳市的医疗资源水平、经济收入与消费水平、人口数量与结构、社会保障制度和能力以及各方面的综合能力基本上呈现出逐年递增趋势，这也表现出经济发展的确能带给老百姓物资方面实实在在的好处。从综合能力来看，2017年的状况好于2018年。主要原因是2018年深圳市居民健康水平有所下降，比2017年度下降了2.3个百分点。设置这个指标的主要目的，就是增强市民健身意识，引导市民科学健身，推动深圳全民健身运动发展。 但居民健康水平波动性较大，这说明了经济的高速发展，并没有给人民的生活带来满足感，人民生活水平的发展远远落后于经济发展的速度。恩格尔系数虽逐年下降，但仍高于29%，老百姓的民生问题，尤其是医疗问题还需要进一步的完善和改进。 图2. 2009~2019年间医疗和养老资源综合评价折线图
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user: 6. 总结 为了对未来5年、10年和15年深圳医疗和养老保障需要实现目标进行量化描述，本文首先以国际、国内主流观点的高频指标为重点，结合深圳市经济发展的实际情况，选取了人均预期寿命、恩格尔系数、每千人口医师数等指标，构建深圳市医疗和养老资源合理配置的评价体系。然后通过分析深圳市近十几年的各项数据，借助于熵权TOPSIS法对医疗和养老资源合理配置评价得分进行排序，并对目标实现过程中遇到的困难给出合理的对策。通过分析可知深圳市建设“民生幸福标杆”和“可持续发展先锋”城市主要体现在两个方面：1) 大力发展经济，提高居民收入。2) 大力开展体育运动，加强体育锻炼，提高人均预期寿命。 熵权法是通过指标数据的变化大小确定指标权重的客观赋权方法。TOPSIS方法主要是通过定义决策问题的正理想解和负理想解，然后计算决策变量与正负理想解的距离，再进一步计算各方案与理想解的相对贴近度，进行方案的优劣排序。熵权TOPSIS方法在评价问题建模中会有广泛的应用。利用该方法也可以评价深圳各区市医疗和养老保障的合理配置问题。
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user: 摘要 本文阐述了国内外井下救援机器人的研究现状，对其中的关键技术进行了总结，包括移动系统、通信与感知系统、能源供给系统、安全与保护系统、远程监控系统。从发展视角来看，井下救援机器人发展类型多样，多技术融合化、智能化和群体机器人协调化等技术是今后机器人研究的发展趋势。
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user: 1. 引言 煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，也是最廉价的能源，其广泛应用于钢铁、电力、化工等工业生产及居民生活领域，我国也是一个煤炭产销大国，并且存在大量的小型煤矿，多数煤矿地质条件复杂，采矿条件恶劣，如开采深度大、高瓦斯矿多、易自燃煤层多等 [ 1 ]。由于产煤量大，井下从业人员比例大，自动化程度低，这就难免导致矿难事故的多发，因此搜救工作至关重要。但由于事故发生后井下环境存在不确定和危险因素，造成救援难度大且效率低，救援人员盲目下井救援可能发生二次灾难，如瓦斯爆炸，受高温、烟雾、有毒有害气体以及缺氧等的影响 [ 2 ]。如何在第一时间获得环境信息，为救援指挥人员提供决策依据变得异常重要，直接关系到井下受困人员的生命安全和救援人员的应急救援方案的制订 [ 3 ]。那么能研究一种便携式的救援设备就很大程度减少上述问题的隐患，大大提高救援效率，同时在一定程度上也能够保证救援人员的安全问题。对于便携式救援设备的研究以及使用也是应用于救援的一个重要的技术手段。
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user: 2. 井下救援机器人研究现状 据资料显示在20世纪80年代，救援机器人在国外才开始起步，而该类型机器人的第一次实际运用于救灾行动是在2001年911事件发生后，美国机器人辅助救援中心(CRASAR)和其他一些单位的救援机器人参加了救援行动。之后，许多国家才开始努力研制各种类型用于救援、防爆和火灾等机器人用于灾难的防护，其中井下救援机器人就成为了一个重要分支也得到了重视。 井下救援机器人按移动机构的不同主要可分为履带式救援机器人、轮式救援机器人、足/ 腿式救援机器人、复合式救援机器人、仿生救援机器人等5种类型。 2.1. 履带式救援机器人 履带式机器人具有良好的机动性能，当面对复杂的巷道环境时，利用其履带运动装置可以比较平稳的穿过，同时也能在狭窄的环境下实现转向、掉头等运动，较好通过各种类复杂的地形，能快速性、准确性的完成救援的目的。例如图1为鞍山凯信公司与中科院沈阳自动化研究所共同研制的煤矿井下探测机器人，在它的前后有两个红外线摄像头，可以把井下影像传到地面。图2为中国矿业大学可靠性与救灾机器人研究所的国内首台煤矿搜救机器人CUMT-I。采用自主避障和遥控引导相结合的行走控制方式，装备有低照度摄像机、气体传感器和温度计等设备，具有无线网络通讯功能 [ 4 ]。 图1. 鞍山凯信公司与中科院沈阳研究所共同研制履带式救援机器人实物 图2. 中国矿业大学研究所研制的国内首台履带式煤矿搜救机器人 2.2. 轮式救援机器人 用于井下应用的机器人需具备高机动性、强大的环境感知能力和快速的反应能力 [ 5 ]，其中就陈海龙、郭鹏等人的六轮移动机器人采用独立悬挂系统，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；降低了机器人的重心，从而提高了行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，减小了车身的倾斜和震动 [ 6 ]。图3为其轮式救援机器人样机模型。燕山大学的Rolling-Wolf机器人如图4腿部采用三自由度串并混联结构具有较高的灵活性和抗冲击性，其对腿部结构进行了多目标优化提高了机器人的运动性能和力学性能 [ 7 ]。除此之外，美国智能系统和机器人中心的RATLER矿井探索机器人，该机器人由四轮，左右分体式车身组成。虽然其原型设计是满足野外全地形运动的车辆，但是因为没有按照矿井环境来进行设计运动系统，造成设计的底盘较低，越障性能一般，再加上转向不灵活，不太适合于巷道等狭窄空间，且没有任何自主避障方面的设计。 图3. 陈海龙等人设计的采用独立悬挂系统的轮式救援机器人模型 图4. 燕山大学研究设计的轮式救援机器人实物 2.3. 足/腿式救援机器人 足/腿式救援机器人最大的优点为：灵活的运动机构，可以实现台阶、上下坡、崎岖路面等较为复杂的场所，其次虽然腿足式机器人移动效率低、负载稳定性差但是越障性能优秀 [ 8 ]，但管贵森在将足式机器人改进安装四个驱动轮，通过机器人的翻转动作实现腿足和轮式的切换 [ 9 ]。徐坤等设计了六轮腿式机器人如图5，机器人采用正六边形对称式设计，控制器等位于机体中心，通过改变机器人的机构姿态实现轮腿模式切换，具有较高的地面适应性和机动性 [ 10 ]；日本千叶工业大学的未来机器人技术研究中心(fuRo)研制的Halluc-Iix如图6具有八条轮腿，通过56个电机驱动，采用仿人机器人技术与汽车技术具有极高的机动性，可以切换车辆、昆虫和动物三种形态 [ 11 ]。另外，在日本东京工业大学研制了的一款腿式救援机器人，是一种可“变形”的机械腿，由机械臂加轮子组成，能够在需要的时候变成轮子，让机器人依靠滑轮向前移动。 图5. 徐坤等设计了六轮腿式机器人 图6.日本千叶工业大学的未来机器人技术研究中心研制的轮腿式机器人 2.4. 复合式救援机器人 复合式救援机器人中轮腿式的结构由于其兼具机动性和灵活性而受到国内外学者的研究 [ 12 ]。其中，美国的i Robot公司生产的Packbot系列机器人，就是一款复合救援机器人，它由两条主履带和两条摆臂履带组成的履带复合式救援机器人。在所有履带共同协助下不仅能爬楼梯还能攀越45˚的斜坡等，曾用于伊拉克战场。此外孙治博等人设计了主动摆臂六轮腿机器人，通过两个独立的摆臂轮腿运动单元配合四个复合摆臂轮腿单元的结构使机器人在崎岖路面越障中保持较高的平稳性，使用最小二乘法拟合推杆的速度并通过实验验证了模型的正确性及结构的合理性 [ 13 ]；田海波等人研究了多驱动模式复合移动机构的轮腿机器人，建立了该模型下最大越障高度与输出力矩关系，为改善其移动性能提供了理论依据 [ 14 ]；苗智英提出3-PUU并联轮腿机器人使用全向轮移动，具有一定的越障能力 [ 15 ]，目前也出现了众多结构迥异的轮腿式机器人。日本横滨国立大学的藤本实验室研究的即为典型的轮足机器人如图7。 图7. 日本横滨国立大学的藤本实验室研究的轮足式复合机器人 2.5. 仿生式救援机器人 不同于传统轮胎和履带移动方式的机器人，仿生的步行机器人在较复杂环境中的行走具有独特的优越性 [ 16 ]。其中就西北民族大学电气工程学院的薛乐乐设计了一种六足机器人利用仿蜘蛛移动的优越性和特点则可以解决机器人在更困难的工作环境中的行走问题。在仿生机器人中，仿蛇形的研究比较有深度和广度，如西安科技大学的白云对煤矿蛇形探测机器人位姿控制方法研究、煤矿救援蛇形机器人环境建模方法的研究以及哈尔滨工程大学赵华鹤的类蛇形多关节搜救救援机器人研究使其更加准确表达度量信息又能体现位置关系信息的地图模型如图8，是煤矿救援蛇形机器人在复杂煤矿环境中进行路径规划、完成救援任务的基础，有着重要的现实意义。 图8. 赵华鹤研究设计的蛇形救援机器人的关节驱动三维模型图
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user: 3. 井下救援机器人关键技术 井下救援机器人在井下救援工作时常常会遇到诸多问题，如在潮湿、阴暗的井下环境中，救援机器人很容易发生导航功能失效、越障能力不足、续航力不足等。当前市场上的井下救援机器人主要应用于井下探测深度和搜索被困人员，而专注于“救人”工作的井下救援机器人较少。所以，为使井下救援机器人能高效地完成救援工作，保障人民群众的生命财产安全，井下救援机器人应具备较强的避障能力、较高的机构可靠性、较长的续航能力以及稳定高效的通信能力等关键技术。 3.1. 移动系统 移动系统作为井下救援机器人的移动载体，决定了其自主越障的能力。按移动方式的不同可将井下救援机器人分为履带式救援机器人、轮式救援机器人、腿式救援机器人、复合式救援机器人以及仿生搜救机器人等，不同机器人移动系统的性能对比见下表1。随着科技的发展，井下救援机器人各方面性能将会不断提高，未来的移动系统发展对环境的适应范围更广，移动系统的改进将会趋于复合式、仿生式发展。 Table 1 Performance comparison of different mobile systems of rescue robo 移动方式 应用范围 优点 缺点 履带式 窄 越障能力、地形适应能力强 摩擦阻力大、机械效率低、转向困难 轮式 较广 速度快、机械效率高、运动噪声低 越障能力、地形适应能力差 轮腿式 窄 最灵活的运动机构 行走速度慢、能量损耗大、控制复杂 复合式 较窄 越障能力强、机动性好的优点 控制复杂、能量损耗大 表1. 救援机器人不同移动系统性能对比分析 3.2. 通信与感知系统 井下救援机器人的通信系统主要负责实现信息的双向交流。线控式可以使用光缆或者电缆，抗干扰能力强，可靠性高，但容易被障碍物缠住；无线遥控式操作方便，活动范围大，但控制信号易受干扰。因此，可以采用有线与无线结合的方式进行控制，保证信号传输的高效稳定性。感知系统主要是针对井下救援机器人中灵敏度高、可靠性好的传感器，在保证对机器人正常控制的同时，使其能够迅速探测井下环境，传输数据信息，并通过搭载的生命探测仪探索井下生命迹象，从而实现对人员的定位 [ 17 ]。 3.3. 安全保护系统 为保证井下救援机器人能够在井下安全运行，救援机器人应具安全保护功能，避免二次灾害事故的发生。如因外力作用造成隔爆结构失爆时，安全保护系统能够自动停止能源供应；对使用隔爆结构的组件也应有失爆保护，不产生火花；动力系统应有自锁保护，能及时停止运作并自锁；传输信号应满足本质安全要求；非金属材料必须满足抗静电要求等 [ 18 ]。 3.4. 能源供给系统 由于井下工作环境比较恶劣，且越障过程中耗能较大，为保证机器人能够长时间的正常工作，必须有较长续航能力的能源供给系统。能量供给系统主要为井下机器人提供动力，有流体动能发电、电缆和液压等3种能量供给方式。目前，井下救援机器人主要采用电缆能量供给方式，由于电缆需占用机器人的设计空间，且牵引力较小，因此对于井下救援机器人来说，不宜采用电缆能量供给方式，采用液压能量供给方式比较可取，因为液压能量供给系统不会占用有限的设计空间，牵引力达到65.77kN，且移动距离较长，能使井下机器人牵引更长的管柱 [ 18 ]。 3.5. 远程监控系统 在井下救援过程中，指挥员通过井下救援机器人传递的井下环境信息，通过控制井下救援机器人进行各种传感器采集信息与控制指令的输入，最后输出为图像。图像传输为井下救援机器人远程监控系统中最重要的部分，现场信息主要以图像的形式实时传输给指挥人员，使得指挥人员能实时地感受现场环境，并根据图像信息作出正确指令，提高救援效率 [ 19 ]。
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user: 4. 存在的问题 本文围绕井下便携式救援机器人展开论述，简述了该类型机器人的运动分析、样机分析以及研究现状分析等主要过程，在本文的论述中井下便携式救援机器人主要存在有以下几点问题： 1) 现有井下救援设备大多数的研究重点主要放在了动力输送、移动机构以及位置定位等，而缺少了对于快速救援这一功能的重点研究。 2) 现有井下救援设备缺少从用户的生活环境、危险场景、以及获取是否便捷等方面考虑的人性化设计。 3) 最后现有井下救援设备存在操作上比较复杂、移动比较笨重、体积较大不易收纳和携带、获取不及时性等的问题，从而使救援速度减慢，救援成功率大大降低，以及可能存在会增加二次伤害等风险。
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user: 5. 展望 当今社会科技飞速发展，我们所研究的便携式救援设备也必须紧跟科技的进步而得到进一步发展。目前我国在智能应急救援设备产业方面的研发具备一定的基础，基本掌握了一定的智能救援装备的设计制造、控制系统软硬件、运动规划等相关技术，但仍然存在一些问题。所以，未来我们的便携式救援设备应从以下三个方面研究和改进。 5.1. 实现多功能化、智能化、便携化 在一些危险，复杂的环境中，救援设备必须要具有很高的精确度以及高的效率，多一分钟停留就多一分钟的危险，如在进行救援的时候，我们的救援设备如何能够及时找寻到最近的路径以及如何定位到需要被救援的人，并且要保证在进行施救的同时要保证周围环境的绝对安全，以免给受伤人员带来二次伤害甚至生命危险，这就需要我们的救援设备具有高度的多功能化、智能化。为了加快救援设备的移动速度，增加救援成功率则需要我们的救援设备更加便携，以便快速、准确的到达目的地。 5.2. 建立完善的救援设备运用与开发体系 目前，美国、日本、俄罗斯等国家已形成了通用、专用、大型、小型等应急救援装备的合理运用与开发体系。使其根据灾情大小、灾区距离合理搭配救援设备，从而有效地保障了应急救援装备的运用，这一体系随着科技的发展而不断完善。所以不单单是我们的井下救援机器人以及其他类型的救援设备在未来的研究与运用中也应该具备一套完善的救援体系。 5.3. 建立应急救援设备智能调配系统 在这个计算机信息技术、大数据技术空前发达的时代，不妨将其加以开发与运用，使其与救援设备合理关联以便使我们的救援设备实现与军警民三联动、就近调配的应急救援体系，从而很大程度上增强救援的成功率。因此实现救援设备的智能调配系统是必须的。这样不仅能够实现救援的快速性、可靠性、准确性，更在一定程度上也大大降低了救援人员与被救援人员的安全隐患，增强了救援的成功率等。
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user: 摘要 川西南地区寒武系筇竹寺组地层较老，优质页岩纵向和横向变化较大。筇竹寺组优质页岩的地震预测，重点在于对优质页岩储层参数展布的刻画及可压性和保存条件的评价。通过高精度叠前叠后地震反演，有效预测优质页岩小层厚度及TOC、孔隙度、含气量的平面分布，通过地震脆性预测和基于P波各向异性页岩微裂缝预测评价页岩可压性，结合地层压力预测评价保存条件，形成针对性的预测技术体系，综合评价优质页岩有利区及页岩气勘探开发潜力。
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user: 1. 引言 下寒武统筇竹寺组作为一套较古老的烃源岩沉积，在四川盆地分布较为广泛，被海相页岩气勘探寄与厚望 [ 1 ]。中石油、中石化先后针对筇竹寺开展了大量的勘探实践，并取得了一些成果 [ 2 ]，但目前并没有取得商业性的突破。筇竹寺组页岩气分布面积大，资源量大，仍然是志留统龙马溪组之后，勘探潜力较好的页岩气目标 [ 3 ] [ 4 ]。 川西南筇竹寺组埋藏深度适中，但优质页岩纵向和横向变化较大，预测和评价的难度相对较高。以川西南JY地区筇竹寺组为例，针对该区筇竹寺组优质页岩的特征，采用针对性的地震预测技术开展优质页岩的预测评价，形成适用于川西南筇竹寺组页岩气的地震预测思路及方法，为筇竹寺组页岩气的勘探开发提供支撑。
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user: 2. 地质概况 川西南JY地区寒武系筇竹寺组纵向上发育泥质陆棚页岩沉积，颜色以灰黑、黑色为主。富有机质页岩层段主要处于深水陆棚相沉积，黑色页岩及深灰色含砂质页岩发育，浮游生物繁茂，由于水体较深，处于相对缺氧的静水环境，有利于有机质的保存。区域构造相对较稳定，区内褶皱与断裂主要形成于喜山运动早幕(四川运动)，主要受南东和北西向水平侧向挤压应力场的作用，构造走向主要呈北东向或北北东向近平行状排列展布。 在构造背景的约束下，结合早寒武世筇竹寺期岩相古地理及单井沉积相研究，认为该地区位于绵阳拉张槽的边缘过渡带，其沉积模式存在一定程度的变迁 [ 5 ]。筇竹寺早期，由于受桐湾运动抬升剥蚀的影响，区内表现为南东低，北西高的沉积格局；筇竹寺后期，由于受兴凯运动拉张的影响，绵阳–长宁拉张槽范围不断扩大，发生构造反转，区内表现为南东低，北西高的沉积格局。因此，区内页岩发育纵向上变化频繁，横向上分布不稳定，与志留系龙马溪组连续、稳定沉积，优质页岩变化平缓的情形差别较大。 根据野外地质剖面岩性组合、沉积特征，可将筇竹寺组分为上、下两段，上段为筇二段，岩性为深灰、灰黄色粉砂质页岩、页岩夹薄层粉岩、泥岩，下段为筇一段，主要以黑色高碳质页岩或碳质泥岩为主，夹少量灰绿色薄层砂岩或黄棕色细砂岩，底为富含黄铁矿及有机质的黑色硅质岩及磷块岩。 在筇竹寺组两亚段划分的基础上，结合沉积特征、岩性组合、电性、含气性、地震波形等，根据探井实钻、测试情况，进一步划分为11个小层，见图1，其中①、⑤、⑨号层为黑色页岩，是筇竹寺组最为优质的页岩小层，为预测评价的主要目标。 图1. JY1井页岩气纵向有利层系
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user: 3. 地震预测技术 目前国内外对于页岩气优质储层的地震预测技术已开展了大量的研究和实践 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。筇竹寺组优质页岩由于其纵向上的变化和横向上的不稳定，其预测技术与描述重点也应与志留系龙马溪组优质页岩有所不同，应有适合其特点的地震预测思路及方法。 首先要进行纵向上划分的主要优质页岩在平面上的分布的刻画，明确优质页岩厚度的分布，预测页岩的TOC、孔隙度及含气量等作为页岩品质评价的重要指标参数的平面分布特征，进一步评价优质页岩的规模、优质程度。涉及的地震预测技术主要有高精度的地震反演技术、页岩参数的定量预测技术。 其次开展页岩的工程品质、主要是可压性的预测，这里面主要有两个参数。一个是页岩的脆性，脆性反映了页岩发生破裂的难易程度，脆性越强，则页岩在水力压裂时越容易发生脆性破裂形成人工改造裂缝 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。目前预测方法比较成熟，除了传统的Rickman脆性，也出现了如E/λ脆性预测等特色技术，但其基础都在于高精度的叠前参数反演，通过叠前地震反演，得到高精度的弹性参数，进而通过各种方式计算相关脆性参数 [ 13 ] [ 14 ]。另一个主要参数是页岩的天然微裂缝发育。对于页岩气而言，相对大的、强的裂缝对水力压裂改造效果起负面作用，压裂时应力沿强的天然裂缝释放，难以形成复杂的裂缝网络，因此页岩气水平井的实施要尽量避开断层和大的裂缝带 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]。但是，适当存在的天然微裂缝网络，可以降低压裂改造时压裂成缝的难度，主形成复杂的主缝、次缝、微缝网络，显著提高有效改造体积，提高页岩气单井产能和经济可采储量。因此，对页岩储量微裂缝的预测很重要。 另外，页岩气的保存条件是页岩气能否富集的关键，保存条件与很多因素相关，如页岩地层的埋深、地层的产状、与破坏性断层的距离、构造改造的强度、页岩自身的厚度、顶底板的条件，等等。页岩的地层压力和地压系数是一种直接的参数，能够反映页岩地层的内在能量，即保存条件的好坏 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]。地压系数高，则页岩气保存条件好，内部能量足，易获得高产。因此，通过地震技术预测地层压力并计算压力系数，是评价页岩气保存条件的重要工作。其预测技术通过不断发展，日趋成熟 [ 21 ]。
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user: 4. 地震综合预测 4.1. 地震响应特征 筇竹寺组①、⑤、⑨号优质页岩层段测井曲线表现为相对高伽玛、低声波、低密度特征。如图2，结合测井曲线及地震精细标定可以看到，①、⑨号优质页岩高伽玛特征明显，伽玛值大于200API，优质页岩具有一定厚度，低阻抗特征突出，页岩底界面表现为强波谷反射，易于识别追踪；⑤号优质页岩厚度小，伽玛值达不到200API，阻抗值降低幅度不大，底界面在地震剖面上表现为弱波峰，较难准确追踪。 图2. 地震响应特征 4.2. 储集参数预测 储集参数主要包括优质页岩厚度、TOC、孔隙度、含气量等表明页岩气富集程度的参数。由于①、⑤、⑨号层优质页岩低阻抗特征明显，通过叠后地震波阻抗反演，根据各小层优质页岩的波阻抗阈值，利用样点厚度统计获取各套优质页岩小层厚度。如图3所示即为①、⑤、⑨号优质页岩地震厚度预测结果，可以看到，⑨号层优质页岩厚度变化较大，区内东南部集中分布，厚度0~25米，北西方向变薄甚至消失；⑤号层优质页岩分主要分布在东南角，整体厚度较小，定量预测较困难；①号小层优质页岩分布稳定，厚度往北西增厚。因此，①号层优质页岩为后续研究重点。 图3. ①(左)⑤(中)⑨(右)号层优质页岩厚度 建立TOC与波阻抗、孔隙度与波阻抗的交会关系，利用波阻抗反演结果计算TOC和孔隙度，实现两者的三维地震预测。如图4，预测结果表明，①号层页岩TOC分布稳定，TOC含量大于4%，大部分区域TOC约4.2%；孔隙度相对较高，分布在3%~3.4%之间，储层条件相对较好。 图4. TOC (左)、孔隙度(右)平面分布 页岩含气量是由多种因素决定的，包括埋藏深度、TOC、页岩成熟度、页岩厚度、地层压力、保存条件等，是页岩富集程度的直接表现。对于地球物理综合预测，只能通过寻找敏感弹性参数来达到间接预测含气量。目前普通认为，页岩密度与页岩含气量相关性最强，因此，通过叠前反演密度参数，进而计算含气量。如图5，预测表明，①号页岩含气量较好，总体分布在3.0~4.2 m 3 /t之间，西北部含气量尤佳；页岩密度小于2.55 g/cm 3 ，则含气量一般大于4 m 3 /t。 图5. 含气量平面分布 4.3. 可压性预测 利用叠前反演可获取密度、纵横波阻抗、纵横波速度比等参数，图6为过JY1井叠前地震反演效果 图6. 叠前反演结果 分析，左侧蓝色曲线为测井或测井计算的纵波阻抗、横波阻抗、密度及纵横波速度比曲线，红色曲线为井旁道集反演的这几个参数的结果，可能看到，反演效果较好，反演结果与测井数据差异不大，优质页岩小层的低密度、低纵横波阻抗特征明显。根据RickMan脆性预测方法，利用叠前反演结果计算杨式模量脆性和泊松比脆性，预测页岩脆性系数，图7为过JY1水平井的脆性预测剖面，可以看到，反演剖面与利用测井脆性矿物含量计算的脆性系数对应关系好，优质页岩脆性适中。因纵向上页岩岩性存在一定变化，脆性矿物含量变化明显，脆性反演剖面脆性分层特征明显。 图7. 过JY1井脆性预测剖面 该地区构造简单，微裂缝相对不发育。利用P波方位各项异性开展区内微裂缝预测，图8为预测的最终结果，分析表明全区各向异性总体较弱。南部由于局部构造形变促进了微裂缝的发育，表现为一定的各向异性。北部各向异性极弱，页岩储层均质性强，有利于压裂施工改造形成网状缝。 图8. 各向异性微裂缝预测 4.4. 保存条件预测 通过地震速度预测地层压力，根据地层压力与静水柱压力的比值计算地层压力系数，结果如图9。可以看到，①号优质页岩地层压力在44~58 MPa之间，变化较平缓；计算得到的地层压力系数在1.4~1.6之间；断层发育区地压系数未明显变化，表明局部断层对保存条件的破坏有限，未能造成明显泻压。总体保存条件较好。 图9. 地震地层压力(左)及地压系数(右)预测