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基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第4期64卷 724-737页

作者：王斌张继文吴丹清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

在航空飞机数字化装配过程中,需要对装配环境中的运动调姿机构的运动能力和靶标测量机构的测量能力进行仿真,以确保调姿机构实现给定运动空间的灵活调姿及测量机构实现对目标测量点的无遮挡、高精度测量,从而测控结合完成装配。而航空... 详细信息

在航空飞机数字化装配过程中,需要对装配环境中的运动调姿机构的运动能力和靶标测量机构的测量能力进行仿真,以确保调姿机构实现给定运动空间的灵活调姿及测量机构实现对目标测量点的无遮挡、高精度测量,从而测控结合完成装配。而航空领域常用的仿真平台如DELMIA、CATIA和SA等,目前无法实现结合设备位置规划、运动控制评估和测量场分析的综合仿真。为了在同一体系下实现航空装配数字化测控系统的综合仿真,该文提出一种基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法。将数字化装配环境中的零部件及工装、调姿机构、测量机构、环境干扰物体等关键要素在机器人仿真平台中分别建模为不同的机器人,进而按照装配需求编写控制程序,使系统按照需求控制各个机器人联合运动执行仿真分析,以完成测控算法验证,并可进一步设置动态优化问题对测调参数、测量设备站位等现有仿真平台难仿信息进行优化。以高遮挡环境下的多个激光跟踪仪对大量测量点的联合测量可达性仿真分析和多激光跟踪仪站位仿真规划为例,阐述了测量机构的机器人建模方法、仿真系统的搭建方法、仿真激光测量系统的原理和站位规划的实施方式,验证了所提方法的可行性。该方法简单、高效,当环境改变时可快速重规划。

关键词：航空数字化装配测控仿真方法激光跟踪仪测量可达性站位优化

热处理时间对电子束制造Ti6Al4V合金腐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 357-364页

作者：黄俊媛张伟北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

通过1、3、5、7和9 h的热处理加工电子束制备的Ti6Al4V样品,进行Tafel和电化学阻抗谱实验,讨论样品电化学腐蚀行为及机理。通过分析腐蚀性能的变化机理,发现晶向越多,小角度晶界占比越大,晶粒直径越大,耐腐蚀性能越好。热处理5 h的样品... 详细信息

通过1、3、5、7和9 h的热处理加工电子束制备的Ti6Al4V样品,进行Tafel和电化学阻抗谱实验,讨论样品电化学腐蚀行为及机理。通过分析腐蚀性能的变化机理,发现晶向越多,小角度晶界占比越大,晶粒直径越大,耐腐蚀性能越好。热处理5 h的样品呈现最均匀的晶向,小角度晶界占比最大为56.2%,晶粒截距5.252μm,此时耐腐蚀性能最好,腐蚀电流为0.037μA/cm^(2)。

关键词： Ti6Al4V 电子束选区熔化耐腐蚀性能晶相晶体结构

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考虑尺度的结合面切向刚度模型

机械工程学报 2024年第3期60卷 181-190页

作者：罗治军阎绍泽田桂清华大学机械工程系北京100084 中国人民解放军96963部队博士创新工作站北京100084 陆军航空兵学院航电和兵器工程系北京101123

接触刚度是结合面特性中最重要的参数之一,直接影响着机械结构整体的动力学特性。GW(Greenwood&Williamson)模型是目前被广泛应用的结合面接触模型,在许多实验中取得了较好的预测结果。理论上,GW模型预测结果受仪器分辨率影响,预测值并... 详细信息

接触刚度是结合面特性中最重要的参数之一,直接影响着机械结构整体的动力学特性。GW(Greenwood&Williamson)模型是目前被广泛应用的结合面接触模型,在许多实验中取得了较好的预测结果。理论上,GW模型预测结果受仪器分辨率影响,预测值并不唯一,但是实验得到的宏观物理量如刚度、导电率等却是唯一值。这一矛盾说明,存在一个唯一的计算或者观测尺度以确保宏观结果的唯一性。理论上分析了GW模型的尺度依赖特性;研究了采用高斯滤波器实现计算尺度变换的方法;基于Thomas的接触理论,设计了确定滤波器截止频率的迭代方法;最终提出了一种考虑尺度的结合面切向刚度计算框架。搭建了切向刚度试验台,对考虑尺度的切向刚度模型进行验证。结果表明,考虑尺度的模型与实验结果吻合较好。

关键词：真实接触面接触模型尺度依赖 GW模型 MB模型

面向功率器件封装的纳米铜烧结连接技术研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 296-320页

作者：马立民鲁子怡贾强王乙舒张宏强周炜邹贵生郭福北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 清华大学机械工程系北京100084 北京联合大学机器人学院北京100101

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,... 详细信息

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,在功率器件封装研究领域备受关注,纳米铜焊膏成为最有潜力的耐高温封装互连材料之一。本文从纳米铜焊膏的制备、影响烧结连接接头性能的因素以及接头的可靠性3个方面综述了当前纳米铜烧结连接技术的研究进展,阐明了纳米铜颗粒的氧化行为及对应措施,并重点论述了纳米铜烧结连接接头的高温服役可靠性与失效机理,旨在促进低成本的纳米铜烧结连接技术在高性能、高可靠功率器件封装中的应用。

关键词：功率器件第三代半导体芯片封装纳米铜颗粒低温烧结连接可靠性

低本高效人脸识别系统设计的汽车记忆座椅模块开发

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科学技术与工程 2024年第13期24卷 5443-5449页

作者：肖森安嘉骏高雨李伟亮刘晓昂河北工业大学亚利桑那工业学院天津300401 河北工业大学机械工程学院天津300401

近年来,记忆座椅作为一种新型的座椅形式,因其简便的操作过程受到广大消费者的青睐。但是目前国内外绝大多数的记忆座椅仍然面临着成本高、调节准确度低的问题。为改善车主的使用体验,提出一种座椅自适应调节电控模块,基于人脸识别技术... 详细信息

近年来,记忆座椅作为一种新型的座椅形式,因其简便的操作过程受到广大消费者的青睐。但是目前国内外绝大多数的记忆座椅仍然面临着成本高、调节准确度低的问题。为改善车主的使用体验,提出一种座椅自适应调节电控模块,基于人脸识别技术,通过更加简洁高效的代码使得操作更加便捷、调节更加准确。首先,通过单片机使用OpenCV确定最佳人体识别方案;然后运用微型控制器(microcontroller unit,MCU)自动控制技术进行座椅控制系统的电路设计及电控程序的编写;最后使用STM32单片机运行电控模块并进行验证,识别成功率达92%。研究结果显示,该人脸识别系统在保证了识别准确率的同时控制了成本,结合汽车中的记忆座椅后对于简化座椅调整流程、改善用户实际体验效果具有实际意义。

关键词：记忆座椅电控模块人脸识别哈尔特征 OpenCV 树莓派

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广义多边形凸包弹性线递支模拟算法

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 216-223页

作者：崔钰萍李子涵郑国磊北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃... 详细信息

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃等操作,直至计算出所有平衡支点进而求出其弹性包络线。3种典型的简单闭广义多边形的对比测算表明:所提算法可实时稳健地求解平面任意简单闭广义多边形的弹性包络线,具有高效性和普遍适用性。

关键词：广义多边形曲边形凸包弹性包络线支撑线

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基于柔性传感的软体机器人交互研究进展

机器人 2024年第2期46卷 195-218页

作者：刘文博王韫朵有宁段金曦陈星雨李磊刘昱辰文力北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

本文旨在总结基于柔性传感的软体机器人交互研究进展。首先介绍了软体机器人在柔性抓取、生物医疗以及环境探索等实际应用领域的最新研究进展。其次介绍了软体机器人运动学和动力学建模方法。接着分析了适用于软体机器人的柔性传感技术... 详细信息

本文旨在总结基于柔性传感的软体机器人交互研究进展。首先介绍了软体机器人在柔性抓取、生物医疗以及环境探索等实际应用领域的最新研究进展。其次介绍了软体机器人运动学和动力学建模方法。接着分析了适用于软体机器人的柔性传感技术,重点讨论了柔性多模态感知技术。然后阐述了软体机器人传感与智能交互技术的研究现状,利用柔性传感器实现软体机器人本体感知、环境感知以及多模态感知,着重分析了基于柔性传感器的软体机器人智能交互系统。最后,对基于柔性传感的软体机器人交互研究所面临的潜在挑战与可能的发展方向进行了分析与展望。

关键词：软体机器人柔性传感智能交互系统

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面向机加工艺规程文本的实体识别模型

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第2期36卷 313-320页

作者：董含笑李豫虎乔立红黄志成北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为实现非结构化工艺规程文本中关键信息的高效识别,建立一种基于机加工领域词典和神经网络的命名实体识别模型.首先,结合机加工领域词典与jieba分词技术进行数据集的自动标注,并在对工艺参数信息进行标注的过程中将数字和标志字母划分... 详细信息

为实现非结构化工艺规程文本中关键信息的高效识别,建立一种基于机加工领域词典和神经网络的命名实体识别模型.首先,结合机加工领域词典与jieba分词技术进行数据集的自动标注,并在对工艺参数信息进行标注的过程中将数字和标志字母划分为一个分词单位以增强后续特征提取效果;其次,在word2vec词嵌入的基础上,采用双向长短时记忆网络对文本进行特征提取;最后,采用条件随机场综合上下文逻辑以提高关键工艺信息的识别准确率.在包含431条工步内容的数据集上,对所提模型的识别效果进行实验,结果表明,所提模型的准确率、召回率和F1值分别为90.20%,93.88%和92.00%,在与领域内传统模型的对比上具有一定优势,并使用3个不同工艺规程数据集验证了该模型的鲁棒性.

关键词：双向长短时记忆网络条件随机场命名实体识别知识抽取

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面向核事故应急处置的遥操作系统设计与实验研究

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1607-1618页

作者：李航侯彦朋丑武胜孟令达北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对核事故现场的物理屏蔽严重、应急处置作业条件复杂、作业对象不明确等特点,研究并设计了一款基于动态自组网的机器人遥操作系统。在自组织网络实时Mesh保持良好通讯的情况下,利用叠加在真实回传视频中的虚拟模型,提出一种基于空间... 详细信息

针对核事故现场的物理屏蔽严重、应急处置作业条件复杂、作业对象不明确等特点,研究并设计了一款基于动态自组网的机器人遥操作系统。在自组织网络实时Mesh保持良好通讯的情况下,利用叠加在真实回传视频中的虚拟模型,提出一种基于空间梯度的人工势场力觉引导算法。操作者可通过观察视觉交互系统中模型的变化和感受施加在自研主手的引导力,提高时延条件下的操作效率和临场感。实验表明,核辐射条件下遥操作系统130 m的通讯时延在30 ms以下,可满足视频传输的带宽要求。力觉引导下的物体避障抓取实验验证了算法的可行性和遥操作系统的工程实用性。因此,本文设计的基于动态自组网的机器人遥操作系统,可使操作者以更加直观自然的方式参与到遥操作系统中,有效提高操作员完成复杂遥操作任务的安全性和操作性能。

关键词：核事故遥操作系统自组织网络力觉引导临场感

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