摘要:空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型，采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此，提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型；提出柔度矩阵理论建模的计算方法；通过有限元仿真分析机械臂2种典型构型，验证柔度矩阵理论；对机械臂进行地面展开基频实验。结果表明：柔度矩阵计算偏差为3.4%，理论分析基频与有限元计算基频偏差为1%，验证了所提出的柔度理论建模方法对机械臂在轨基频计算的准确性；理论分析基频与实验基频偏差为7.2%，偏差主要来源于有限元仿真，满足工程上10%的偏差要求。该方法将柔度矩阵与机械臂构型相结合，能快速计算机械臂在不同构型下的基频。相对于有限元法，该方法得到较大简化，具有一定的工程应用价值。

摘要:针对KUKA机器人焊接质量监测工作量大、抽样样本小的特点，提出一种基于后验预测分布的贝叶斯动态监控方法。从历史数据中选择合适的数据，计算先验分布的超参数；再结合当前样本构建服从负二项分布的后验预测分布，实时计算控制限，实现对焊接质量的动态监测。结果表明：该方法优于传统似然估计法，有更强的异常检出力和稳健性。

摘要:针对欠驱动非完整约束六腿滚动式奔跑机器人，进行动力学建模与跟踪控制器设计。根据机器人的结构特点，采用拉格朗日法在俯仰和横滚2个方向上分别建立动力学模型，把动力学模型转化为规范形；以驱动电机力矩作为控制输入，为提高轨迹跟踪控制精度，在俯仰方向上基于HJI理论设计滑模鲁棒控制器。在横滚方向上，为提高系统的鲁棒性，设计反步滑模控制器，并利用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性；通过MATLAB进行仿真实验。结果表明：所提方法具有可行性。

摘要:针对架空高压线路走廊周围树枝过度生长引起的安全隐患问题，设计一款沿线路走廊行驶的树枝切割机器人。分析风对线路的影响，得到高压线路走廊的理论修剪区域；基于此，提出树枝切割机器人的原理构型；以110 kV高压线路为例，设计机器人的虚拟样机模型并对其作业方式进行规划，利用D-H参数法建立机器人的运动学模型，求解末端作业空间并与理论修剪区域进行对比，验证机器人构型设计的合理性；最后，研制了树枝切割机器人的试验样机并在自建线路上进行模拟作业试验。结果表明：该试验样机关节运动性能良好，能有效修剪线路周围的树枝。

摘要:石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动学性能的变化相当复杂，其运动性能的优劣是影响石雕产品质量的重要因素。分析并优化石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动性能。基于D-H参数法建立石材雕刻机械臂运动学模型，通过旋量理论中的指数乘积公式计算石材雕刻机械臂正运动学解和逆运动学解；基于雅克比矩阵的条件数，提出可以定量描述石材雕刻机械臂运动性能的指标(灵巧度)，并进一步研究灵巧度在关节空间坐标和操作空间坐标下的变化规律；基于Dijkstra优化理论，在石材雕刻机械臂的可达工作区内给出机械臂运动性能最优的工作空间。结果表明：当石材雕刻机械臂在最优工作空间中移动时，其关节角加速度的波动会大幅减小。研究成果可为石材雕刻机械臂加工位置的布局提供参考。

摘要:针对Delta并联机构设计中存在的问题，研究Delta并联机构动力学模型、运动学模型等，并探讨一种求解Delta并联机器人尺度综合问题的设计方法。通过对Delta机器人的主要尺寸参数与6项性能指标进行试验设计，将性能指标合并为3个优化目标函数。在iSIGHT软件平台上运用非支配排序遗传算法（NSGA-II），在特定轨迹下对3-DOF Delta并联机构进行尺度综合；对比两种优化策略下目标函数的Pareto图。结果表明：减少目标函数后的优化策略收敛性好、计算费用低，且有更多可行性解。

摘要:针对传统蚁群算法因初期信息素分布不均导致算法初期路径选择概率随机性大、搜索速度慢等缺陷，设计一种使用混合参数的蚁群改进算法。在算法开始阶段引入遗传算法，对遗传算法的适应度函数进行改进；设置一个评价点使遗传算法在合适的时机进入蚁群算法，并对算法的信息素挥发因子p采用一种自适应调整方式；对遗传算法的交叉率和变异率以及蚁群算法的信息因子和期望因子采用变异的混合参数，发挥4个参数因子在算法中的优点；在蚁群算法后面设置一个路径进化率的评价点判定是否再次进行遗传变异操作，目的是使蚁群算法跳出局部最优；算法最后引入B样条曲线光滑机制。实验结果表明：改进算法在简单和复杂的环境里找到的路径长度和路径拐点数明显减少，有比其他3种算法更快更准的寻找全局最优能力。

摘要:针对打磨机器人在复杂空间中路径规划时存在收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题，提出一种基于改进蚁群算法的打磨机器人路径规划方法。建立打磨机器人D-H连杆模型，进行正逆运动学分析以及计算验证；提出一种改进的信息素更新方法，将新的自适应计算方法应用于状态转移规则，并通过引入阻尼系数ξ改进启发式信息函数；在MATLAB中进行模拟仿真实验，得到改进蚁群算法最佳参数组合。结果表明：相对于基本蚁群算法，所提出的改进蚁群算法从起点到终点的最短路径长度平均减少14.3%，迭代次数平均减少55.3%；结合打磨机器人刀具位置等特点，可以获得路径长度最短且平滑的运动曲线。所提方法可有效解决打磨机器人三维路径规划问题。

摘要:针对传统A*算法在AGV路径规划中存在搜索范围大、转折多、实时性差等缺点，以A*算法为基础，通过建立栅格地图，改进启发函数，去除多余节点和提高避障安全性。针对AGV在复杂环境下的动态路径规划问题，将改进A*算法与动态窗口算法进行融合，规划出一条具有实时性的最优路径。通过仿真实验，验证了改进算法的有效性与可行性，实现了路径优化。通过机器人操作系统进行实验，结果表明AGV运行时的路径规划合理，满足实际应用需求。

摘要:机器人的直接示教能够降低机器人在制造企业中的应用难度，缩短其示教时间。提出一种基于六维鼠标的机器人示教操作方式。鼠标通过USB与机器人控制器连接；控制器收到鼠标数据后对鼠标坐标系下的数据进行坐标系转换；转换后的数据进入控制器内部的轨迹控制器，以实时地根据鼠标数据生成机器人移动轨迹；生成的轨迹再经过逆解后作为指令传入各轴伺服实现对机器人的控制。该示教控制方式基于Sinomach IT机器人实现，并在某Sinomach IT SR07L机器人上进行实验。结果表明：该控制方案可以有效根据六维鼠标控制机器人位姿。

摘要:为了提高配网带电作业的安全性和作业效率，设计配网带电作业机器人系统，包括主从遥操作液压机械臂、控制系统、带电作业工具系统、绝缘防护系统和绝缘斗臂车等，描述其特有的结构、技术参数和工作原理。采用主从位置闭环随动控制，主从手同构，主手具备力反馈，提高操作的灵活性和工作效率。在10 kV配网带电线路进行试验，验证了设计的合理性和优越性。

摘要:为解决大型舰船水下部分检修的难题，设计一台水下仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿生机器人的3D机械模型，设计其控制系统，并分析它在水下工作的力学特性。仿生机器人工作时，利用超声波、陀螺仪等传感器将检测到的水下环境参数转换为电信号，并实时将电信号发送到STM32控制器中；通过STM32控制器根据预设的算法对各种信号进行处理；通过STM32控制器发送命令，控制推进器、摄像头等执行元件，从而实现仿生机器人的自动运行。该仿生机器人运行稳定、反应灵敏，没有发生漏水和无法控制的情况，达到预期目标。

摘要:六自由度液压机械臂具有更高的负重比，但由于液压关节存在响应时滞，易导致机械臂末端执行器行进轨迹出现偏离。为此，提出一种基于三次B样条函数的轨迹纠偏算法。利用改进的D-H参数法标定液压机械臂关节的空间位姿坐标，构造三次B样条函数。根据B样条曲线中当前节点向量的分布，确定相关的示教点与控制点，得到节点向量随时间变化的序列值；对分割后的B样条进行插值处理，可有效纠正液压机械臂的轨迹偏离现象。结果表明：所提出的纠偏算法能够从3个轴向控制移动轨迹出现的局部偏差，使液压关节的力矩误差、角速度误差和加速度误差被控制在较低的范围内。

摘要:针对水利设施中传统清污机清污效果较差的现状，设计一款液压驱动的清污机器人，用于拦污栅上污物的清理和拦污栅前污物的抓取。分析了清污机器人三自由度串联结构，采用几何法求解其运动学，得到各关节液压缸与末端位姿的非线性关系。根据清污机器人在清污过程中路径重复的特点，设计液压伺服驱动控制器。采用速度前馈控制方法，系统能够快速跟踪规划的轨迹；为减小位置误差，加入位置反馈控制方法。结果表明：所设计的清污机器人各个液压缸响应速度较快，位置精度较高。

摘要:针对压铸机能耗高、能量利用率低的问题，提出一种基于能量流和仿真的压铸机能耗模型，研究压铸机能耗特性与重要工艺参数对系统能耗的影响；针对压铸机能耗等级评估周期长、成本高的问题，提出一种基于能耗模型仿真测算压铸机能耗等级的新方法。分析压铸机的能量流特性，根据其能耗分布规律和能量守恒原理，构建压铸机能耗计算模型；采用AMESim与C语言联合仿真，建立压铸机液压系统能耗仿真模型，研究压铸机不同增压压力与不同快压射速度对系统能耗的影响；仿真得出压铸机能耗数据，并按相关标准评估压铸机的能效等级。研究结果显示合开模过程能效较高，有用功约占总能耗的50%；压射过程能效较低，有用功约占总能耗的21%，快速压射阶段瞬时功率非常高；增压压力与快速压射速度变化均对压射机构能耗影响较小；仿真测算出的压铸机能效等级与实测结果接近，比能耗误差为8%，显示提出模型与方法具有较好的准确性与可行性。

摘要:目前拆回电表版本的信息录入方法仍采用人工目测输入与数据库对比验证，面临效率低下、准确率难以保证的问题。利用实拍电表图像，提出一种在高杂糅环境背景下电表新旧版本精确分类的方法。先获取版本识别ROI区域，并提取灰度游程矩阵（GLRLM）特征，再对数据进行归一化处理与主成分分析（PCA），最后采用线性核函数的支持向量机（SVM）作为最佳模型进行分类实验。同时，采用不同的纹理特征提取算法结合不同分类模型对该方法性能进行评价。实验结果表明：基于GLRLM-SVM的分类方法优于其他模型，速度最快且准确率高达98.95%，满足拆回电表年检数量与精度要求。

摘要:针对未知复杂曲面的视点规划问题，提出一种基于边界检验进行视点自主规划的方法。基于初始视点采集的曲面点云数据建立网格模型，依据边界边与三角形的关联属性，提取当前网格模型的边界；基于边界边之间的连通性和边界的封闭性，聚类闭合边界，进而根据闭合边界的相对长短区分外边界与孔洞边界；将外边界依据边界间方向向量的夹角偏差进行分段，对应不同潜在趋势面，采用二次曲面拟合估计趋势面并求导计算法矢，结合主成分分析法确定边界最大主成分方向进行视点规划；然后基于孔洞的中心、大小与中心的法向量规划孔洞区域的观测视点；最后使用规划的外边界和孔洞的视点观测当前模型边界，进行真伪边界判断自主决策视点规划是否终止。以汽车后保险杠为规划对象，试验结果表明：该方法能够自主实现未知复杂曲面三维测量时的视点规划任务，平均每个视点规划用时67 ms，总体建模时间用时约6 min；累积覆盖率达到100%，在扫描时间和完整性方面具有良好性能。

摘要:依据铣削颤振稳定极限理论，以钛合金薄壁件为研究对象，详细阐述了二维颤振稳定极限区域的工程现场获取方法；针对工件批量加工过程中出现的重复装夹、模态耦合等模糊因素造成的稳定极限失真，在综合考虑工件加工质量、效率、环境影响等因素的基础上，基于模糊层次分析法提出并设计了二维颤振稳定极限区域内工艺参数优化选择的指导算法，并将优选的工艺参数进行了工程验证。

摘要:现有的泡沫比例混合装置都存在泡沫液不能随时添加、结构复杂等缺陷。为解决此问题，设计机械泵入式泡沫比例混合装置及其核心部件特殊水轮机。阐述装置的工作原理和设计方法；根据国家标准进行相关试验。结果表明：所设计的装置中的压力损失和泡沫混合比均符合国家标准。研究成果为机械泵入式泡沫比例混合装置的研究提供参考。

摘要:以相片纸为基底，以自制的纳米银导电墨水为介质，通过EHD电流体动力学设备制备出1～4层不同打印厚度的导电薄膜。采用激光烧结的方式对不同薄膜厚度的薄膜图案进行固化；用电阻表测量出固化后各厚度的导电薄膜的电阻率；采用扫描电子显微镜观察烧结前后不同层厚导电薄膜的表面形貌。结果表明：不同厚度薄膜图案烧结后的电阻率、表面形貌、薄膜表面孔隙率存在较大差异；3层厚导电薄膜的电阻率为2.9μΩ·cm，与块状银的电阻率接近，其导电薄膜表面形貌均匀，且孔隙率仅为7.9%，整体效果明显优于1、2和4层薄膜。通过研究给出薄膜制备相应的印刷层数以及不同厚度导电薄膜对应的最佳烧结参数，为纳米银导电薄膜的制备提供参考。

摘要:针对相关滤波跟踪框架中深度特征跟踪优势受限和计算存储存在冗余等问题，提出一种多尺度估计和自适应响应融合目标跟踪算法。该算法通过调整高斯标签参数，充分发挥手工特征准确性和深度特征鲁棒性优势，并学习连续域卷积算子融合多分辨率特征；为了减少计算和样本的冗余，通过分解卷积操作对特征进行有监督降维来减少模型参数，采用基于高斯混合模型的动态样本融合，并使用模糊稀疏的模型更新机制提高模型有效性；根据预测质量评估标准，进行自适应响应融合。实验结果表明:该算法在目标发生遮挡、形变和快速运动等多种情况下，具有较好的跟踪有效性。

摘要:为提高液压马达驱动工作轴速度控制的有效性，提出一种用于液压马达驱动工作轴速度控制的模糊自整定方法。在分析液压马达驱动工作轴速度控制系统结构的基础上，对速度控制进行数学建模。利用工作轴的转角，建立工作轴的力矩方程；通过滑轮不同侧的皮带拉力，求取液压马达转子的力矩方程；采用马达转子的位移，计算流经液压马达的流量，进而得出速度控制系统的状态方程。以神经网络为基础，将系统的速度误差及误差的变化率作为神经网络的输入信号，设计神经网络隶属函数层模糊规则，求取隶属函数层节点的输出信号，进而实现对液压马达驱动工作轴速度的模糊自整定控制。利用所提方法和PID方法对目标速度进行追踪测试。结果表明：所提方法比PID方法的追踪准确度高9.12%，验证所提方法对液压马达驱动工作轴的速度控制的有效性。

摘要:针对电磁阀性能测试设备不方便携带等问题，设计一套基于单片机和Android手机终端的便携式电磁阀性能测试系统。以Android智能手机为数据处理中心，STC15W408AS单片机为主控芯片，结合511系列压力传感器、CC2540蓝牙模块等设备和控制软件，实现电磁阀状态数据采集、实时显示、性能测试和数据共享等功能。结果表明：借助Android Studio开发的手机APP充分体现人机交互的优势；该系统结构简单、使用方便、测试精度可靠，符合国家电磁阀性能测试标准，能够有效用于电磁阀的现场快速测试。

摘要:为提高液压执行机构控制系统响应速度，从而降低执行机构运动位移输出误差，采用超螺旋滑模控制器，并进行仿真验证。建立回流能量调节的液压执行机构简图，定义差动阀液压流量数学模型，推导出液压执行机构动力学方程式。针对传统滑模控制器进行改进，提出超螺旋滑模控制器。给出液压执行机构超螺旋滑模控制的流程，并分析控制系统的稳定性。为进一步验证超螺旋滑模控制器输出精度，采用MATLAB软件对液压执行机构运动位移进行仿真，并且与传统滑模控制器进行对比。结果表明：采用传统滑模控制器，在空载状态下，液压执行机构运动位移与期望值偏差较小，但是在负载状态下，其偏差较大；采用超螺旋滑模控制器，在空载或者负载状态下，液压执行机构运动位移与期望值偏差都较小，执行机构反应速度较快。采用超螺旋滑模控制器，可以有效降低液压执行机构滑模控制器的抖动幅度，提高运动精度。

摘要:以某航空器滑油供油系统中的液压滑阀为研究对象，研究摩擦力与液动力对滑阀卡滞的影响。建立阀芯运动的数学模型，包括液压径向力模型、液动力模型和阀芯触壁摩擦力模型。基于AMESim构建滑阀系统模型并进行卡滞现象复现仿真分析，其滑阀受加速度影响，弹簧使阀芯触壁产生的摩擦力过大时导致滑阀卡滞。提出一种滑阀可靠性分析流程，考虑弹簧结构尺寸参数的随机性，采用Monte-Carlo法计算滑阀的可靠性，并对参数进行优化。研究结果表明：弹簧的极限偏差值e1、e2是影响可靠性的主要因素，其中弹簧极限偏差值e2灵敏度更高，通过参数优化获得滑阀无卡滞下的参数适用范围，其分析流程为滑阀中的弹簧选型提供了参考。

摘要:为减少非最高负载执行器控制阀口存在的节流损失，同时减少执行机构的重力势能及动能以节流损失形式耗散，提出通过非驱动腔压力调控原理减小负载差异导致的节流损失，并回收执行机构动势能，实现液压挖掘机系统低压损动力分配与传递；建立系统数字样机进行仿真分析。结果表明：新系统在保证控制性能的基础上，能通过压力调控提高非最高负载执行器非驱动腔压力，进而提高驱动腔压力，减小节流损失并回收能量；新系统还能回收执行机构动势能，在一个挖掘循环内，整机节能比例为13.22%。

摘要:以新能源电池包智能装配车间为背景，针对自动引导车(AGV)的数量和运载能力对产线生产的影响进行研究。分析该智能装配车间的特点，设计基于物料整包配送的AGV响应规则；采用SIMIO软件建立实际生产场景的AGV物流仿真模型；以该智能车间的实际生产数据为例，结合统计学手段，采用方差分析、敏感性分析优化AGV数量和运载能力；进行49组全因子实验。结果表明：AGV数量对设备利用率、AGV平均利用率和AGV的行走路线总长度具有显著统计性影响；基于响应优化方法获得了最佳的AGV优化配置方案，为企业配置AGV提供参考。

摘要:针对某风机增速齿轮疲劳裂纹断裂问题，基于M积分法探究含初始三维裂纹的增速齿轮在裂纹扩展时的变化规律。根据断裂力学原理结合有限元原理分析计算，得出应力强度因子及疲劳扩展循环次数的变化规律。确定增速齿轮齿根受力最大位置后创建三维裂纹模型；通过改变齿根边缘三维裂纹纵向位置来探究三维裂纹在扩展过程中的应力强度因子及疲劳寿命变化。结果表明：随着裂纹扩展步数的增大，3组裂纹的应力强度因子 KⅠ 均增大，且齿根裂纹1应力强度因子一直保持最大；在直齿轮边缘的裂纹，越靠近齿根其疲劳寿命越小。

摘要:针对悬臂式掘进机截割头位置控制问题，建立掘进机截割部系统非线性模型。分析截割部回转比例阀控双缸液压系统和升降比例阀控双缸同步液压系统的压力、流量特性，结合回转和升降机械系统的运动学和动力学分析，建立截割部系统非线性数学模型。在MATLAB/Simulink环境构建截割部系统仿真模型，对掘进机典型截割工况进行仿真。仿真结果表明：悬臂的回转角度与升降角度能够很好地跟踪目标角度，且模型能反映截割部系统各参数的变化情况，为后续掘进机截割头的精确定位及掘进机的自动截割提供了理论基础。

摘要:内置线圈发热会影响磁流变液黏度，并且线圈内置会导致安装、拆卸不易。为解决以上问题，研究线圈外置式磁流变液减震器的结构设计；通过仿真分析不同的缸体材料、线圈布置方式和结构参数对间隙处磁感应强度的影响。结果表明：间隙处的磁感应强度随着电流的增加而逐渐增大，但是受材料磁饱和强度的影响，不能无限增加；线圈外置式磁流变液减震器要使用槽宽尽可能大的单线圈模型；随着间隙的不断增加，间隙处的磁感应强度不断减小。

摘要:为改善湿式离合器充油过程的控制效果，在建立离合器充油过程数值模型基础上，基于MATLAB/Simulink软件建立充油模型进行仿真分析，并搭建试验台进行验证，获得充油流量与离合器升压特性关系，进一步研究了油液温度、回位弹簧刚度和预压缩量以及摩擦副间隙对离合器预充油影响规律。最终得出离合器不同阶段充油需求与预充油控制方法，并为离合器充油过程的参数匹配与优化提供了理论基础。

摘要:在工业领域，机械设备表面覆冰会极大地影响设备的使用，甚至会造成严重的事故。研究表明：在机械表面上构筑超疏水表面能够有效抑制和延缓结冰的发生。这种新型的被动防冰方法，具有耗能低、防冰效果优良等优点，展现出了良好应用前景。阐述超疏水表面的疏水原理，总结常用制备超疏水表面的材料和方法，重点综述了超疏水表面防冰的3种作用机制，以及现阶段提高超疏水表面机械稳态性的研究进展。

摘要:多尺度排列熵(MPE)是一种非线性动力学方法,广泛应用于旋转机械的故障诊断。然而，排列熵没有考虑具有相同排列模式的时间序列可能具有不同的振幅，并且粗粒化方法存在缺陷。为解决上述问题，提出时移多尺度振幅感知排列熵(TSMAAPE)。利用时移时间序列改善MPE中粗粒度时间序列存在的不足，同时引入振幅感知排列熵。通过与时移多尺度排列熵和多尺度振幅感知排列熵进行对比，验证TSMAAPE的鲁棒性。考虑到TSMAAPE在特征提取方面的优势，结合鲸鱼优化算法优化的核极限学习机，提出一种液压泵智能故障诊断方法。结果表明：该方法对液压泵的不同故障具有较好的分类准确率，在故障诊断领域有广阔的应用前景。

摘要:针对滚动轴承故障诊断，受启发于传统人工听诊的做法，以及利用传统机器学习方法提取故障特征过度依赖人工、诊断正确率低等问题，提出一种基于深度学习与电子听诊器相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法利用电子听诊器获取轴承不同健康状态下运行的声音信号，以轴承转动周期为数据样本长度，采用重采样数据集增强方法提高模型的泛化性。搭建基于TensorFlow的一维卷积神经网络深度学习模型进行实验验证，并利用t-SNE对分类过程进行可视化，诊断正确率达到99%。

摘要:针对航空发动机液压管路故障信号易受噪声干扰、管路故障诊断准确率不高等问题，提出基于优化变分模态分解和BP神经网络的故障诊断方法。利用遗传算法自适应确定变分模态分解 K 、 α 的最优参数，然后采用优化后的变分模态分解方法对航空液压管路的振动信号进行分解，最后将故障特征明显的故障分量输入BP神经网络模型中进行训练和分类。结果表明：提出的基于变分模态分解与BP神经网络的航空液压管路故障诊断方法能够精准识别出航空液压管路多种不同的故障状态。