摘要:为了让机器人能够在不同速度下实时动态识别障碍物急速停避障，提出一种动态测距精准停止避障算法模型，并利用STM32单片机实现运动控制。对自主设计机器人小车在室内进行了实验测试。结果表明:提出的动态测距停止避障算法模型能够在035~65 km/h内不同车速下遇到障碍物时在预期停车位置以内实现精确停车。多次试验测试和分析结果表明，离障碍物之间的最大停车距离为期望停车位置+2 cm。

摘要:电子元器件体积较小，对它进行分拣较一般分拣工作困难且工作量巨大，应用机器人分拣可大大提高工作效率。采用七次多项式曲线插值的方法进行轨迹规划，使运动关节的角速度、角加速度和角急动度曲线光滑连续；提出一种改进的量子遗传算法，引入正态分布概率密度函数以改进量子门旋转角步长策略，对关节运动轨迹进行最短时间优化，使机器人能够在满足非线性约束条件的基础上具有最优关节轨迹曲线。仿真结果表明：该轨迹算法能够快速有效地缩短机械臂关节运动时间。

摘要:为解决传统机械臂难以在非结构化的狭窄空间中进行探测、维修、清理等作业的问题，设计一款绳驱超冗余机械臂并进行力学分析。该机械臂整体由驱动部分与机械臂组成，在机械臂根部加装一段可伸缩杆，使它可在水平方向移动；并在每个连杆内部都加装滑轮，减少绳索与连杆的摩擦。通过ADAMS分析关节与绳索的瞬态受力情况，通过力矩平衡方法对绳索进行静力学理论分析，计算出各个关节在任意角度时绳索受力情况，验证仿真结果。利用ANSYS Workbench对受力最大的关节进行强度校核，验证其应力符合材料强度要求。

摘要:为解决智能车间物料运输AGV小车调度问题，以AGV补料任务行走总距离最短为目标，结合路径选择及任务排序双重标准，提出双层编码方式；同时为避免染色体上的基因聚集到小的邻域内，提出一种改进的遗传算法，算法增加了多种变异过程，相较于传统遗传算法扩大了解的空间，防止局部最优解的产生。最后通过MATLAB对环境进行建模、仿真，并与基本遗传算法进行对比。实验结果表明：所提出的改进算法能高效且可靠地解决AGV在多任务目标情况下的路径规划问题。

摘要:针对输电线路巡检机器人自主越障运动控制复杂、越障效率低等问题，以一款五臂式巡检机器人为例，通过规划与分析机器人越障动作序列，基于有限状态机理论，提出一种机器人自主越障运动控制方法。通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障运动控制模型，对机器人自主越障运动进行控制；将机器人置于线路环境进行巡检实验。结果表明：该机器人能自主识别并稳定、高效地跨越线路障碍，完成巡检任务，验证了机器人系统的合理性及自主越障运动控制方法的可行性。

摘要:管道检测机器人用于管道腐蚀缺陷和变形缺陷的定期巡检，当管道存在较大倾角时会对机器人的运行状态产生影响，尤其是机器人进入垂直管道内运行，机器人自重将明显影响设备的运行速度，严重时可能导致机器人超速运行，影响检测数据质量。利用动量守恒定律建立了在垂直管道向下运行时机器人前后端气体的压差增量与机器人运行速度增量间的关系式，指出压差增量与气体的密度、扰动波传播速度和机器人的速度增量等因素有关。建立了机器人在垂直管道内运行加速度和运行距离的关系式，并对关系式进行了简化，方便工业现场应用。通过与数值仿真结果对比，建立的关系式可有效计算出机器人在垂直管道内运行时的速度增量和运行距离，为工业现场预测机器人的运动参数提供了保障。

摘要:静脉药物调配机器人需要对数百种不同类型的药物进行调配，不同药物药瓶类型的识别、测量是精准调配的关键。对静脉药物调配机器人在药瓶类型分类、药瓶关键尺寸测量等不同任务要求情况下，运用基于机器视觉方法和深度学习框架YOLOv5s，实现了一种高效稳定的识别测量方法。结合机器视觉方法的测量准确性，深度学习方法对背景、光源的不敏感性，实现配药过程中不同环节药瓶的准确识别、测量。并通过实验定量地检测背景、环境光源对于识别结果的影响。

摘要:针对肩关节运动损伤康复训练问题，通过分析肩关节的运动方式，设计一种外骨骼肩关节康复机器人。对机器人的整体样机机械结构进行简单建模设计，并解决了肩关节旋转中心瞬时可变性的问题；通过D-H法推导出机器人运动学方程，并通过MATLAB验证了运动学方程的正确性。利用ADAMS软件中建立的虚拟样机模型，对机器人进行运动学和动力学的仿真，得到各关节角速度与时间的关系和各关节的驱动力矩曲线。最后通过蒙特卡洛法，计算出机器人末端运动的位置云图，得到机器人末端的运动范围。仿真分析验证了机器人结构的可行性和运动学方程的正确性，可以实现康复目的。

摘要:焊缝轨迹的识别与离散、焊枪姿态的自动生成方法是智能焊接专用软件开发的关键技术点。针对专用焊接软件需要按模型自主识别焊缝轨迹、轨迹曲线离散以及实时生成焊枪法向量姿态的任务需求，结合Open CASCADE开发平台，提出一种不依赖商业CAD/CAE软件的基于模型的焊缝轨迹识别与离散算法以及焊枪姿态自动生成方法。并通过焊接仿真实验、MATLAB轨迹离散精度分析以及机器人焊缝轨迹行走实验，验证了焊缝轨迹离散与焊枪姿态生成方法的精确性和有效性。

摘要:移动机械手具有良好的机动性和灵活性，在大型复杂零件的加工中具有广阔的应用前景。为了充分利用机器人的加工能力，提出六自由度移动机械手的加工基座位置优化方法。建立机械手运动性能指标和全局刚度指标，在此基础上综合考虑了六自由度机械手关节距离、关节速度、奇异回避和避碰等多约束条件。采用稀疏均匀网格分解寻找优化模型的有效初值，通过序列二次规划(SQP)方法最终求解基座的最优位置。最后通过风机叶片的加工仿真分析和实验验证了该优化方法的有效性和性能指标的正确性。

摘要:针对一种平面二自由度并联机构进行运动学分析，研究机构两类奇异位形的出现条件及奇异姿态，并全面讨论了机构两种运动学反解模型下存在的各种理论工作空间的形状及内接矩形面积的计算公式。通过一种量纲一化的参数模型，将机构运动学参数的无限设计空间转化为一个有限的设计面域，并绘制了最大矩形工作空间的性能图谱。利用该图谱，有效指导了机构运动学参数的优化设计。

摘要:深入研究工业机器人通过协作与变位机进行船形焊接的路径规划。考虑到船形焊接工艺要求，设计在焊枪姿态约束下的机器人运动平稳性能评估指标，并作为评价焊接目标函数；利用灰狼优化算法对协作焊接路径进行目标寻优，使得焊缝中所有焊接点处于最优的船形焊接位姿且焊枪处于理想焊接姿态。结果表明：整个焊接过程中机器人与变位机的轨迹都十分平滑，可有效保障焊接质量并提高生产效率。

摘要:介绍一种紧凑式液压机械臂腕部旋转直线作动器，对比了国内现有的液压机械臂腕部的形式及结构，描述了其特有的结构、技术参数和工作原理。研究的液压机械臂腕部旋转直线作动器具有结构紧凑、体积小、质量轻、能量转换效率高和腕部位置闭环控制等优点，为精确控制液压机械臂的姿态提供参考。

摘要:针对角盒类零件工艺信息利用率低、工艺设计及数控编程需人员重复劳动且效率低下的问题，提出一种基于切削体分解的工艺模型参数化自动生成方法。分析零件典型特征，定制干涉与非干涉、叠加和不可叠加原则进行典型件归类。结合零件加工需求，构建四边留框内接搭台的典型工艺模型及典型工艺。基于体分解原理，以参数化负实体构建切削单元体。利用CATIA软件以装配方式建立参数化模型，并进行参数实例化验证。结果表明：利用该方法能够有效重用现有工艺信息，避免特征组合造成的参数畸形问题，实现典型工艺模型的参数化与实例化，提高工艺编制及数控编程效率。

摘要:针对无序分拣过程中车间光照不均导致的分割结果不准确问题，提出一种改进的Grab Cut图像分割算法。该算法采用自适应中值滤波去除图像表面噪声；通过限定对比度自适应直方图均衡化提升图像整体亮度，增强对比度；进一步使用Laplacian算子对刹车盘区域进行锐化处理；在此基础上对刹车盘图像复杂背景进行去除；最后通过仿真实验对比分割效果、PSNR、误分割率、分割准确性和运行时间来评价算法模型。实验结果表明：提出的改进Grab Cut分割算法相较于原始算法能有效降低光照不均对刹车盘复杂图像背景去除的影响，使分割准确率提高了12.5%，分割结果与实际刹车盘模型相比误差小，为刹车盘图像复杂背景去除提供参考。

摘要:红外相机工作环境温度不能超过50 ℃，但在某些工业高温场合，它需在约300 ℃的环境中持续工作。针对此问题，设计一种适用于某型号红外相机的三态隔热冷却装置。该装置结合隔热材料阻滞热量传递、水冷却、空气冷却的三态物质的隔热冷却效果,同时具有自清洁石英玻璃的作用。通过COMSOL中的传热模块对传热性能进行验证，分析其内部空间的温度场。结果表明：所设计的三态隔热冷却装置能够在约300 ℃的环境温度下使红外相机所处空间的温度保持在50 ℃以下，保证红外相机能正常工作。

摘要:为提高采棉机的作业效率并解决采棉机在高速作业中存在棉花采摘效率低及落地棉较多等问题，根据采棉机导向器与采摘头工作原理，对导向器进行优化设计。根据棉株物理属性和气力采摘理论数值分析，建立导向式气力吸棉装置数学模型；运用Fluent软件对不同结构模型的气力吸棉装置进行数值模拟，对比分析吸棉装置气流场流动特性及吸棉口的速度与压力。结果表明：当吸棉装置为圆柱体模型时，吸棉口速度与理论相差较小，合理地分配了内部速度流线；该模型具有结构简单、操作方便、性能稳定、经济实用等优点。研究结果为采棉机气力采摘系统研发提供了参考。

摘要:针对现有的切片法生成的喷涂路径在曲面边缘处喷涂不均匀的问题，提出一种基于点云模型的曲面边缘均匀喷涂的路径分片规划方法。该方法基于曲面点云模型，首先利用主成分分析法构建曲面外扩包围盒，基于外扩包围盒生成的主切片将曲面分片为一系列单条曲面，使得每一个单条曲面都对应于一条喷涂路径，再利用副切片将单条曲面分片为一系列单片曲面，使得每一个单片曲面都对应于一个喷涂路径点，以此生成喷涂路径。仿真结果表明：在期望涂层厚度为25 μm时，对于规则边缘曲面，分片法获得的涂层厚度误差为4.33 μm，比切片法减小了77.09%，涂层厚度标准差为0.81，比切片法减小了74.37%；对于不规则边缘曲面，分片法获得的涂层厚度误差为4.03 μm，比切片法减小了77.42%，涂层厚度标准差为0.76，比切片法减小了73.15%。分片规划方法适应于规则和不规则边缘曲面喷涂路径规划，其在边缘处涂层均匀性优于切片法，实现了曲面边缘均匀喷涂。

摘要:气体冲击产生的冲击能和冲击频率在不同的条件下会产生不同的工作效果，合理匹配冲击频率及相关影响因素，会生成不同的尖峰脉冲。此类尖峰脉冲会产生相较普通冲击更大的冲击能量，可以用于治疗深静脉血栓等疾病。因此，提出一种基于尖峰脉冲的气体冲击系统。该系统主要通过间歇式充放气过程中瞬时释放气体所形成的气体冲击产生的尖峰脉冲作用于患者的不同部位，以击碎细小血栓达到预防治疗的目的。通过分析系统的工作原理及尖峰脉冲的产生过程，建立气体冲击数学模型；对气体冲击产生的压力分布曲线进行仿真计算，分析不同相关参数对尖峰脉冲产生过程的影响。对气体冲击系统样机进行试验调试，通过相关软件控制界面得出实际压力曲线，并得出产生尖峰脉冲的最优试验数据。

摘要:多电机同步控制系统是车辆安全行驶的核心内容之一。为了提高分布式电动汽车在直线行驶时的可靠性以及控制精度，提出一种采用转矩状态观测器的改进型偏差耦合多电机同步控制策略。结合矢量控制算法，分析了偏差耦合结构中速度补偿器的特点并进行改进。根据多电机同步系统中同步误差与跟踪误差的控制要求，进一步给出多电机同步转矩状态观测器的设计方法。仿真结果表明：与传统偏差耦合控制方式相比，能够将系统的同步误差降低约69.23%，跟踪误差降低约64.38%，验证了所提控制策略使得各电机具有更高的同步精度和更好的鲁棒性。直线工况下车辆的转速控制与稳定性实验结果进一步验证了仿真结果的正确性以及车辆行驶的稳定性。

摘要:一种能控制盖板下落速度的旋转阻尼器的性能取决于其内部圆柱凸轮机构、弹簧与黏滞阻尼器。为计算旋转阻尼器系统的性能，对凸轮机构的传动作用与弹簧和黏滞阻尼器的输出特性进行分析；建立旋转阻尼器系统盖板下落过程的动力学理论计算模型，采用龙格-库塔法对该模型进行计算；应用该模型对旋转阻尼器各部件参数的匹配进行分析；通过实验验证该计算模型的准确性。结果表明：该计算模型可用于旋转阻尼器的参数匹配设计。

摘要:为探究大型齿轮传动在循环交变载荷作用下的磨损特征与机制，降低齿轮传动系统受非稳定载荷工况影响的故障率，对不同载荷下齿轮磨损特征与运行状态进行分析。从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、油液分析、磨粒分析4个方面进行磨损机制研究。利用力闭合与弹簧振子系统装置，施加恒定载荷和交变载荷；利用颗粒计数器、分析式铁谱仪和扫描电子显微镜观测油样磨粒和齿轮齿面损伤形貌，以揭示不同载荷的齿轮磨损演化机制。结果表明：不同位置齿面的磨损程度和磨损机制不同，分度圆处磨损较轻，多为接触疲劳磨损；齿顶和齿根处磨损较严重，多为磨粒磨损和黏着磨损，其中齿根处磨损最严重；交变载荷作用下，齿面受到的冲击和振动比恒定载荷作用下更严重，齿面材料发生塑性流动和大面积剥落。

摘要:针对风电齿轮箱的维护问题，提出基于云雾协同计算的风电齿轮箱运行状态综合监测系统。采用基于ARM的数据终端对风电齿轮箱的机械振动、油液的多参数进行在线监测；通过移动通信网的4G、NB-IOT和短报文方式将现场数据传入雾节点；通过云雾协同的架构处理监测数据，得到不同层次的风电机组齿轮箱数据分析结果，实现实时快速智能监测和风电系统的整体统筹。结果表明：该系统通过云计算和雾计算的计算能力划分，提高了监测系统的整体响应速度与整体性能，对企业降低运行风电齿轮箱维护成本、提高风电经济效益具有积极意义。

摘要:为解决机器视觉在生产加工装配中的定位问题，提出基于Vision Master和小步长天牛须算法的快速定位方法。采用最小二乘圆拟合对图像进行ROI区域提取；采用Sobel算子对待定位图像进行边缘处理，并对定位工件建立数学模型；为抑制图像复杂背景的干扰，通过傅里叶正反变换对图像进行滤波处理；通过小步长天牛须算法对模型进行求解。利用所提方法对不同型号、不同类别工件进行装配。结果表明：该方法定位准确率达到98.57%以上，误差控制在1.5%以下，满足实际装配要求，可有效解决装配过程中定位问题，具有实际应用价值。

摘要:在设计双主轴数控外圆磨床控制系统方案时，两个砂轮主轴电机转速采用模拟量模块控制，但数控系统只能支持一个模拟主轴的控制。为解决此问题，通过808D AD数控系统的Profinet总线通信接口连接S7-1200 PLC扩展第二模拟主轴。对第二模拟主轴进行数控编程时用R参数代替S转速指令，使用GET指令、S7通信协议将转速指令发送至远程PLC端，再从PLC的模拟量模块中输出；第二模拟主轴的编码器连接至PLC的高速计数器输入口，使用PUT指令将实际转速传输至数控系统侧；针对双主轴磨削工艺设计制作808D AD的用户自定义界面，可显示2个主轴的指令转速、实际转速。结果表明：采用总线通信，系统抗干扰能力强，第二模拟主轴的转速误差可以控制在10%以内，对主轴转速控制或非联动位移轴控制具有一定的参考价值。

摘要:以M701F重型燃气轮机转子系统作为研究对象，建立柔性机座-转子系统动力学模型；计入柔性机座-转子系统动力学参数全局性变化范围，提出全局匹配分析方法并实现了动力学参数全局最佳匹配数值计算软件系统；通过跟踪研究计入全局动力学参数下机座动力参数最佳匹配点和轨迹的变化规律，揭示不同转子动力学参数下机座参数最佳匹配点轨迹特征，分析了全局稳定区域和不稳定区域及应用价值。研究结果表明：全局动力学参数范围内总会找到最佳匹配支承参数和匹配轨迹，这为柔性机座-转子系统刚度和阻尼最佳匹配域设计提供理论参考。

摘要:单缸轴向约束活塞液压发动机作为一种新型的双元动力源，通过活塞销与柱塞的直接连接和保留传统发动机的曲柄连杆机构，使其可以同时输出液压能和旋转机械能，而且在机-液能量转化上，缩短动力传递链，减小能量损失，但是单缸发动机工作存在不稳定性，容易引起输出高压油的流量脉动较大。通过AMESim仿真软件搭建单缸轴向约束活塞液压发动机机-液工作仿真模型，对机-液动力传递链中的柱塞运动特性、泵腔流量特性、输出液压油脉动特性进行研究，仿真结果表明：柱塞运动以及泵腔的流量特性满足液压发动机设计要求，通过蓄能器的合理选用使输出液压油流量脉动得到较大改善。

摘要:轴承温度升高产生的热膨胀会破坏轴承零件间的配合关系，影响轴承运动的灵敏性，降低轴承的使用寿命。为了解滚滑轴承承载运动时摩擦热引起的温度变化，辅助该新型轴承的结构设计，建立滚滑轴承承载运动的摩擦动力学模型；利用ABAQUS软件对滚滑轴承进行摩擦热仿真分析。结果表明：滚滑轴承从启动到稳定运转过程中，摩擦力矩由小到大，再变小，最后趋于稳定；在启动阶段，轴承承载区会出现一定温升，而非承载区基本上不会出现温升；在运转阶段，承载区的温升区域呈现不对称性且靠向非承载区；在启动和运转阶段，滑块与内外圈接触区的温升大于滚子与内外圈接触区的温升；外圈承载区滚道的热量积累比内圈滚道更严重，温度比内圈滚道温度上升得更快；内外圈热流密度相差不大，外圈承载区的热流密度相对稳定。

摘要:针对多功能抢险救援车登高平台调平作业中双油缸协同控制问题，建立折叠臂及登高平台系统的动力学模型。运用ADAMS进行仿真，初步确定油缸供油顺序，得到一种分析双油缸协同作业时受力的仿真方法。运用该方法得到特定工况下油缸的正确运动状态，确定油缸的供油顺序，验证模型的调平精度。研究结果为登高平台液压系统设计提供参考。

摘要:为提高高速列车齿轮箱箱体结构强度，避免因强度不足导致失效问题，应用有限元分析方法对某型号高速列车齿轮箱箱体进行静、动态分析，得到高速列车齿轮箱箱体失效的主要原因是高速列车齿轮箱箱体的结构设计不合理。基于变密度法，建立以高速列车齿轮箱箱体的结构柔顺度最小为优化目标，约束齿轮箱箱体应力和体积的拓扑优化模型；对优化后的箱体进行静、动态分析，并与优化前的箱体进行对比，得到优化后的箱体性能有所增强且质量下降。基于平行轴定理计算优化前后齿轮箱箱体的抗弯刚度，得到其性能与有限元仿真具有一致性。相较于未优化的高速列车齿轮箱箱体结构，优化后结构的1阶固有频率提高了35.29%,最大应力减小了0.73 MPa,最大变形位移减小了0.003 mm,质量减少了11.86%、抗弯刚度增加了0.5%，提高了高速列车齿轮箱箱体的力学性能。

摘要:针对粉末压机压制频次高、能耗高、液压系统发热严重等问题，提出采用伺服泵组、大通径伺服阀及压力补偿等环节实现2.8 MN粉末压机液压系统的节能控制。利用AMESim软件搭建比例流量插装阀和伺服阀仿真模型，通过仿真验证模型的正确性；搭建2.8 MN粉末压机液压系统仿真模型，研究伺服泵组节能控制、伺服阀及压力补偿控制对液压系统功耗的影响。结果表明：采用伺服泵组节能控制可以有效降低压机待机阶段的液压系统功耗；采用伺服阀及压力补偿控制可实现压机工作阶段泵出口压力随负载变化而变化，有效降低泵出口压力和液压系统功耗。

摘要:为解决泥水盾构机舱体结构设计不合理导致的刀盘胶结泥饼问题，以济南黄河隧道工程为例，建立泥水盾构机舱体简化模型，并基于CFD数值模拟方法探究泥水盾构机舱体内刀盘开口率和刀盘厚度对舱内泥浆流动性能的影响。结果表明：刀盘开口率的增大会使得刀盘受力与舱内流体速度减小；当开口率为50%时，开挖舱内的平均压力明显大于其他开口率方案中的压力；刀盘厚度与刀盘受力的关系随着入口速度的变化而变化，开挖舱内的压力基本不受刀盘厚度变化的影响，舱内流体速度随着刀盘厚度增加呈增幅减小的增大趋势。根据仿真结果得出舱内刀盘受力、流体速度、开挖舱平均压力与进浆流速的函数关系以及推荐的刀盘结构参数，并成功应用于济南黄河隧道工程。

摘要:对油液监测技术中的磨粒图像特点深入分析，在此基础上，总结磨粒图像处理的方法，包括磨粒图像的模糊图像恢复、图像去噪、图像分割、磨粒特征提取。分别阐述了这4种方法在处理磨粒图像时能够达到的实验结果、遇到的一些问题及解决方案，得出在模糊图像恢复和图像去噪的基础上可以更好地完成图像分割，进一步可更好地完成磨粒特征提取，概述了运用这4种方法在机械磨损状态监测中可帮助了解机器的磨损状态、磨损程度、磨损部位、磨损类型等。结合目前的工作进展，总结磨粒图像处理技术的发展进程，提出磨粒图像处理技术仍然是状态监测中一项具有挑战的课题，并对磨粒图像处理技术的各个方向提出相应的展望。

摘要:随着现代制造业的不断发展，增材制造技术获得了越来越多的应用，电子束选区熔化技术（EBSM）是一种粉末床熔融技术，是目前应用最为广泛的增材制造技术之一，可以成形出具有复杂结构和形状的高性能金属零件。成形工艺参数和热处理是影响电子束选区熔化成形TC4合金显微组织与性能的重要因素和主要调控手段，从这两方面对其进行综述，并展望其未来发展方向。

摘要:针对旋转机械轴承微弱故障振动信号易被强噪声掩盖难以识别的问题，提出一种改进混沌粒子群优化支持向量机的故障诊断方法。将信号通过局部均值分解算法分解处理得到乘积函数(PF)分量，并进行能量归一化处理获得时频域特征集；通过迭代拉普拉斯得分降低时频域特征集的空间维度；以PF分量的排列熵作为混沌粒子群的适应度，并加入交叉和变异新策略，建立一种新的交叉变异混沌粒子群优化方法；利用改进的粒子群算法优化支持向量机的核函数和惩罚因子，并将优化后的分类模型应用于轴承故障诊断。结果表明：该故障分类模型的识别准确率高于其他分类模型。

摘要:为快速对数控机床故障进行在线定位与诊断，提出基于循环神经网络的数控机床故障诊断技术。通过提取网络节点，建立基于循环神经网络的“门”判别结构；引入模糊边界理论，对机床故障特征空间进行分类；通过组织故障诊断样本的方式，完成规则可信度率的统计与判别，实现对数控机床故障的在线诊断。以CAK6150数控机床作为研究对象，经过数据归纳可知，在循环神经网络支持下，故障诊断数据的实际输出与理论值非常接近，且收敛速度较快，能够较好解决制造类企业的机械设备应用故障问题。