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基于虚拟运动神经系统的六足机器人自适应运动控制

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中国机械工程 2024年

作者：刘春潮朱雅光周亚婷韩志刚长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室多模态认知计算安徽省重点实验室(安徽大学)

在没有导航的复杂地形下，开发一个能使腿足式机器人自主适应其各种运动形态的控制器十分困难。因此本文模仿动物躯干的构造，搭建了六足机器人平台。同时提出了在线的自适应运动控制器，通过模仿人类手臂的顺应性关节运动实现阻抗控制... 详细信息

在没有导航的复杂地形下，开发一个能使腿足式机器人自主适应其各种运动形态的控制器十分困难。因此本文模仿动物躯干的构造，搭建了六足机器人平台。同时提出了在线的自适应运动控制器，通过模仿人类手臂的顺应性关节运动实现阻抗控制参数的在线学习。与现有的虚拟运动神经系统结合，使得六足机器人在线适应行走步态和速度以应对不同的复杂地形。自适应运动控制器可以适应不同的任务和未知的机器人动力学，使轨迹跟踪行为更稳定。最后通过仿真模型和六足机器人实体测试，结果表明该方法可有效提高机器人的适应性。

关键词：六足机器人自适应控制中枢神经系统虚拟运动网络

过量稠化剂组分对锂基润滑脂微观结构和性能的影响

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 542-550页

作者：徐状蔡浩鹏王哲王卓群王晓波贾倩中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心青岛市高端装备润滑技术重点实验室山东青岛266000 淄博高端合成润滑材料创新中心山东淄博255000

以不同摩尔比的12-羟基硬脂酸和一水氢氧化锂为稠化剂原材料,设计制备了多种锂基润滑脂.采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征了锂基润滑脂的化学结构和微观形貌.考察了过量的12-羟基硬脂酸或者一水氢氧化锂对锂基润滑脂的微... 详细信息

以不同摩尔比的12-羟基硬脂酸和一水氢氧化锂为稠化剂原材料,设计制备了多种锂基润滑脂.采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征了锂基润滑脂的化学结构和微观形貌.考察了过量的12-羟基硬脂酸或者一水氢氧化锂对锂基润滑脂的微观结构、锥入度、滴点、胶体安定性、机械安定性和流变学性能的影响,阐释了微观结构对其性能的影响机理.结果表明:过量的稠化剂组分对锂基润滑脂微观结构的形成及性能均具有显著影响.12-羟基硬脂酸过量10%时对锂基润滑脂起到结构改善剂的作用,过量的一水氢氧化锂更有利于锂基润滑脂形成螺旋纤维均匀及缠绕程度较高的网状结构;一水氢氧化锂过量或者12-羟基硬脂酸过量10%时制备的锂基润滑脂的稠度较大,胶体安定性较好,结构强度较高.

关键词：过量稠化剂组分锂基润滑脂微观结构胶体安定性流变性能

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气吸式杂交稻单粒排种器研制

农业工程学报 2024年第6期40卷 181-191页

作者：臧英黄子顺秦伟何思禹钱诚姜有聪陶婉琰张美林王在满华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 华南农业大学黄埔创新研究院广州510715 岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心茂名525000

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Co... 详细信息

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics,Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。

关键词：农业机械种子气力式设备杂交稻气吸式排种器 CFD-DEM 辅助充种

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激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为

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材料导报 2024年第10期38卷 182-189页

作者：陈飞寰蔡召兵董颖辉林广沛张坡卢冰文古乐武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的... 详细信息

难熔高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的研究热点,有望成为未来重要的高温结构和功能材料。本工作采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层,研究了其在800℃下的高温氧化行为,重点分析了不同氧化时间(10、20、30、50、100 h)的NbMoTaWV难熔高熵合金涂层组织结构演变、显微硬度变化及界面元素扩散行为。实验结果表明:NbMoTaWV难熔高熵合金涂层主要由Fe_(7)Ta_(3)型HCP固溶体相、(Fe, Ni)基体相及未熔高熵合金粉末相组成,而经不同时间氧化处理后,涂层表面生成了以Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。800℃高温氧化处理后,NbMoTaWV高熵合金涂层内部组织结构变化不大,仅部分氧元素扩散进入到涂层内部。高温氧化导致NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度有所提升,但随着氧化时间的延长,NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的显微硬度呈现出先增加后降低的趋势,且当氧化时间为20 h时,其显微硬度达到最大,这与高温扩散所导致的固溶强化有关。同时,TG-DSC证实了NbMoTaWV难熔高熵合金涂层在800℃具有优异的高温稳定性。

关键词：激光熔覆 NbMoTaWV 难熔高熵合金涂层高温氧化高温稳定性

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叠层交错凹穴微通道热沉内流动与传热特性

化学工程 2024年第4期52卷 11-16页

作者：柳林张玲张鑫宇曹杨曹子勇常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164 江苏省绿色过程装备重点实验室江苏常州213164

为改善日益呈现微型化和高功率化的微化工器件的散热性能,提出一种叠层交错凹穴微通道热沉。运用数值模拟方法研究该微通道热沉内流动和传热特性,考查扩缩比φ和高度比β对热性能的影响,并与直微通道热沉和单层三角形凹穴微通道热沉分... 详细信息

为改善日益呈现微型化和高功率化的微化工器件的散热性能,提出一种叠层交错凹穴微通道热沉。运用数值模拟方法研究该微通道热沉内流动和传热特性,考查扩缩比φ和高度比β对热性能的影响,并与直微通道热沉和单层三角形凹穴微通道热沉分别进行对比,评估其综合性能C_(PE)。结果表明:具有叠层交错凹穴的微通道热沉的努塞尔数Nu和摩擦因数f分别比单层三角形凹穴微通道高10.1%—34.4%和5.9%—28.7%。Nu、f、C_(PE)均随φ的增大而减小。当固定φ值且β=0.5时,Nu、f、C_(PE)在相应雷诺数Re下达到最大值。在相同Re条件下,β在0.25—0.75内的变化不会引起流动阻力的显著波动。叠层交错凹穴微通道热沉可以加强流体的混合,中断热边界层的再发展,具有强化传热作用。

关键词：叠层交错凹穴微通道热沉数值模拟综合性能强化传热

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无人农机作业环境感知技术综述

农业工程学报 2024年第8期40卷 1-18页

作者：万欢欧媛珍管宪鲁姜锐周志艳罗锡文华南农业大学工程学院/岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广东省农业航空应用工程技术研究中心广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

推进农业装备智能化能够有效解决农业劳动力短缺的问题。环境感知是农业装备智能化的首要条件。然而,农业环境的动态变化和非结构化特性限制了无人农机的环境感知能力。该文对无人农机的作业环境信息感知技术进行全面梳理,首先介绍了无... 详细信息

推进农业装备智能化能够有效解决农业劳动力短缺的问题。环境感知是农业装备智能化的首要条件。然而,农业环境的动态变化和非结构化特性限制了无人农机的环境感知能力。该文对无人农机的作业环境信息感知技术进行全面梳理,首先介绍了无人农机作业环境的典型要素和各类感知传感器,并分析了不同传感器的优缺点,然后分别从障碍物感知、作物行感知和农田边界及高程信息感知等方面,对无人农机作业环境信息感知技术进行归纳总结,最后讨论了无人农机作业环境信息感知技术面临的挑战及发展趋势,旨在推动环境感知技术在农业领域的应用,促进农业机械的智能化转型。

关键词：农业机械传感器无人驾驶环境感知多传感器融合

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不同宽度板带拉矫的弯曲单元辊盒结构载荷数值分析

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应用力学学报 2024年

作者：张欢祝泳威严旭果夏绪辉王蕾机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板... 详细信息

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板带宽度下弯曲辊盒的极限结构载荷，结果表明板带宽度的变化会引起辊盒结构最大应力及其位置的改变：当板宽不超过支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力出现在支承辊与辊座传力处，约为115 MPa；当板宽大于支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力转移至中间辊上与端部支承辊接触处，约为205 MPa。考虑板带宽度对弯曲辊盒结构载荷的影响，可指导拉矫设备的板宽适用性设计，并为辊盒的故障预测提供理论参考。

关键词：拉矫机辊盒板宽有限元分析多跨连续梁模型

机器故障时装配作业车间重调度方式决策的集成学习模型

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武汉科技大学学报 2024年

作者：王开元唐秋华成丽新赵联鹏武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室

装配作业车间具有加工/装配两类机器，当机器故障时需考虑其差别，有针对性地进行重调度方式决策，快速恢复生产秩序。本文提出一种基于集成学习模型的装配作业车间重调度方式决策方法。囿于故障样本的稀缺性，利用仿真优化生成不同故... 详细信息

装配作业车间具有加工/装配两类机器，当机器故障时需考虑其差别，有针对性地进行重调度方式决策，快速恢复生产秩序。本文提出一种基于集成学习模型的装配作业车间重调度方式决策方法。囿于故障样本的稀缺性，利用仿真优化生成不同故障情形下的海量生产样本；利用最大完工时间偏差、累计工序结束时间偏差、工序变动成本、能耗变动成本四个评价指标，标定各机器不同故障情形下的最优重调度方式。在此基础上提取直接/间接影响工序比例等特征；针对加工或装配机器，根据准确率和多样性指标选定基学习器；建立能够与测试样本吻合的KNN动态集成机制，通过协作和互补提高决策精度和泛化能力。实验结果表明，充分考虑加工与装配机器的差异性特征，所生成的集成学习模型决策更迅速，对机器故障的响应更准确。

关键词：机器故障装配作业车间集成学习仿真优化动态集成重调度方式

微乳突提高低力学刺激下微结构柔性压力传感器的性能

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机械工程学报 2024年第4期60卷 222-229页

作者：赵家浩黄汉雄华南理工大学广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510640

提出一种新的快速制备双级微圆顶阵列柔性压力传感器的方案,并应用于检测微弱的生理信号。采用模压成型,快速制备表面分布有双级、单级微圆顶阵列和表面平整的热塑性聚氨酯柔性薄片;将喷金的微结构薄片和涂覆导电石墨的平整薄片作为传... 详细信息

提出一种新的快速制备双级微圆顶阵列柔性压力传感器的方案,并应用于检测微弱的生理信号。采用模压成型,快速制备表面分布有双级、单级微圆顶阵列和表面平整的热塑性聚氨酯柔性薄片;将喷金的微结构薄片和涂覆导电石墨的平整薄片作为传感基片,以面对面方式封装成柔性压阻式压力传感器。结果表明,与单级微结构传感器相比,微圆顶表面上分布有微乳突的双级微结构传感器(D-Sensor)在线性低压区(0~11kPa)具有较高的灵敏度(0.061kPa^(-1))和明显较高的线性度(线性相关判定系数达0.996)。这归因于在压力作用下双级微圆顶的形变遵循Archard理论,接触区面积随压力提高的增加量较大。D-Sensor的响应时间较短(100 ms),在1000次循环压缩/释放测试(9 kPa压力)中能保持较稳定的压阻响应。D-Sensor可准确地检测脉搏、发音和呼吸等生理信号(对应低力学刺激)。研究表明,所提出的快速方法制备的双级微结构传感器具有优良的传感性能,可应用于健康检测领域。

关键词：柔性压力传感器微圆顶阵列微形变热塑性聚氨酯模压成型