瞄準(zhǔn)當(dāng)前檢驗技術(shù)中樣本準(zhǔn)備環(huán)節(jié)高度依賴人工的關(guān)鍵瓶頸，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院/人形機(jī)器人研究院張世武教授、金虎副教授團(tuán)隊與中國纖維質(zhì)量監(jiān)測中心、安徽省纖維檢驗局提出了基于機(jī)械樣本準(zhǔn)備方法的下一代纖維檢驗技術(shù)，相關(guān)成果于7月9日以"Mechanical specimen preparation method for next-generation cotton quality testing using HVIs" 為題在農(nóng)林領(lǐng)域TOP期刊《Industrial Crops and Products》上在線發(fā)表。

棉花作為民生領(lǐng)域的戰(zhàn)略性大宗農(nóng)產(chǎn)品，其交易深度依賴?yán)w維質(zhì)量檢驗，檢驗技術(shù)的先進(jìn)性決定了棉花市場的公正性和穩(wěn)定性，并直接影響國際貿(mào)易定價話語權(quán)。基于國外引進(jìn)的HVI檢驗技術(shù)，我國構(gòu)建了國家統(tǒng)一監(jiān)管的棉花公證檢驗制度。近年來，國產(chǎn)HVI技術(shù)逼近了國外水平，但仍處于同代技術(shù)下的追趕階段，難以實質(zhì)提升我國在國際纖維檢驗體系構(gòu)建與棉花定價中的話語權(quán)。

圖1.機(jī)械樣本準(zhǔn)備方法

研究團(tuán)隊在不改變現(xiàn)有檢驗標(biāo)準(zhǔn)的前提下，基于機(jī)器人柔性介質(zhì)靈巧操作方面的技術(shù)積累，構(gòu)建了棉纖維機(jī)械樣本準(zhǔn)備方法（圖1）。為了達(dá)到人工無損樣本準(zhǔn)備效果，創(chuàng)新性在纖維拆分中融入了機(jī)械震動降低阻力和壓力，揭示了基于震動針的無損拆分機(jī)理，實驗優(yōu)化最優(yōu)震動參數(shù)；為了滿足定質(zhì)量樣本需求，探索了纖維壓縮均勻性理論，實現(xiàn)了纖維快速、精準(zhǔn)提取，實驗證明機(jī)械定質(zhì)量提取精度相較于人工方法提升了33%?；谏鲜龊诵募夹g(shù)，研究團(tuán)隊開發(fā)出了下一代纖維檢驗系統(tǒng)樣機(jī)（圖2），在安徽省纖維檢驗局的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中完成對比實驗，充分驗證其替代人工的可行性，已完成為期兩個月的試運行。

圖2.下一代纖維檢驗系統(tǒng)原理與樣機(jī)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)鮑丙亮博士為論文第一作者。金虎副教授、高緯特任副研究員為論文通訊作者。張世武教授、王二龍?zhí)厝胃毖芯繂T為本工作提供了關(guān)鍵技術(shù)指導(dǎo)。安徽省纖維檢驗局王琛、中國纖維質(zhì)量監(jiān)測中心于小新在方案設(shè)計與檢驗環(huán)境方面給予重要指導(dǎo)與支持。論文的合作者還包括中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)歐陽一鳴博士后、褚德?lián)P博士以及安徽省纖維檢驗局陳文兵等。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、安徽省科技攻關(guān)重大計劃及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金支持。

在完成本工作過程中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國纖維質(zhì)量監(jiān)測中心和安徽省纖維檢驗局聯(lián)合研究團(tuán)隊合計獲得13項發(fā)明專利授權(quán)，在下一代纖維檢驗方向初步形成了國產(chǎn)技術(shù)的自主權(quán)利壁壘，有助于我國在纖維檢驗領(lǐng)域的儀器國產(chǎn)化和國際話語權(quán)提升。本文中的無損拆分技術(shù)于2025年1月以題為"A vibrating-needle based non-destructive tearing method for mechanical specimen preparation in length and strength testing of cotton fibers"發(fā)表在期刊《Industrial Crops and Products》上。

論文鏈接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(25)01001-5

無損拆分論文鏈接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(25)00024-X

（工程科學(xué)學(xué)院/人形機(jī)器人研究院、科研部）

新聞鏈接：https://news.ustc.edu.cn/info/1055/92267.htm

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