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火星原位建造材料研究进展与展望

空间科学学报 2024年第3期44卷 511-524页

作者：程杉杉佘伟高玉月周燕文世峰周诚华中科技大学国家数字建造技术创新中心武汉430074 华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 东南大学材料科学与工程学院南京211189 华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074

火星风化层作为一种重要的原位自然资源,在火星基础设施建设上具有重要作用.基于与地球上不同的火星极端环境与火壤特殊性质,系统研究了火星原位建造材料的物理特征与机械性质,重点分析了火壤类混凝土材料(具体包括含硫混凝土、聚合物... 详细信息

火星风化层作为一种重要的原位自然资源,在火星基础设施建设上具有重要作用.基于与地球上不同的火星极端环境与火壤特殊性质,系统研究了火星原位建造材料的物理特征与机械性质,重点分析了火壤类混凝土材料(具体包括含硫混凝土、聚合物混凝土、地聚物混凝土与水凝胶基混凝土)、火壤熔融与烧结原位固化材料两个方面的最新研究进展.尽管目前火星原位建造材料的研究已取得一定成果,但仍面临诸如聚合物混凝土原位制备困难、熔融与烧结过程能耗较大,以及在火星环境下建造材料服役性能不足等局限问题.根据火星原位建造材料在未来的发展方向,研究结果旨在积极推进对火星原位建造材料的深入研究,为实现火星原位建造提供借鉴与参考.

关键词：火星风化层原位资源混凝土熔融烧结

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考虑点云骨架特征的未知物体六自由度抓取

合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第7期47卷 870-878页

作者：吴航谢远龙王书亭魏棋斌熊体凡华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

针对机械臂在非结构化环境下对未知物体生成稳定抓取位姿困难的问题,文章提出一种基于点云骨架特征的未知物体六自由度抓取方法。首先,通过深度相机获取包含物体的场景单视角点云,并在物体表面随机采样得到初始采样点,设计考虑L1中值骨... 详细信息

针对机械臂在非结构化环境下对未知物体生成稳定抓取位姿困难的问题,文章提出一种基于点云骨架特征的未知物体六自由度抓取方法。首先,通过深度相机获取包含物体的场景单视角点云,并在物体表面随机采样得到初始采样点,设计考虑L1中值骨架提取的迭代移动采样算法,保证抓取点最终均匀排布在物体的骨架上;然后,利用骨架点的分布信息和骨架点周围点云的几何信息生成候选抓取位姿,根据抓取器与物体之间的位置关系,使用启发式评价函数评估抓取位姿,从而保证位姿的最优化采样;最后,对不同形状的物体进行仿真实验和实际抓取试验。测试结果表明,文章所提方法可以对常见物体生成稳定的抓取位姿,并能有效拓展到更多形状复杂的未知物体。

关键词：非结构化环境六自由度抓取点云骨架特征几何信息启发式评价函数

基于ALSTM-MHA的航空发动机寿命预测

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机床与液压 2024年第12期52卷 187-192页

作者：修瑞丁建完刘笑炎高创华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430070

为了提升剩余寿命预测任务的精度,提出一种基于注意力长短时记忆网络和多头自注意力机制(ALSTM-MHA)的剩余寿命预测模型,在利用数据时序性的条件下提取特征维度的重要程度以及时间维度的相关性信息。使用C-MAPSS数据集对模型进行实验验... 详细信息

为了提升剩余寿命预测任务的精度,提出一种基于注意力长短时记忆网络和多头自注意力机制(ALSTM-MHA)的剩余寿命预测模型,在利用数据时序性的条件下提取特征维度的重要程度以及时间维度的相关性信息。使用C-MAPSS数据集对模型进行实验验证,并与其他方法进行对比。结果表明:ALSTM-MHA模型能够有效地提取特征及时间维度上的注意力信息,与其他方法相比,它在均方根误差和非对称评价指标上分别降低了至少0.3%和20.48%,验证了模型的可行性和有效性。

关键词：航空发动机注意力长短时记忆网络多头自注意力机制剩余寿命预测

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基于改进跟踪微分器前馈的PMSM复合控制

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 164-170,178页

作者：陈华秋杨建中向单奇许光达华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 武汉智能设计与数控技术创新中心湖北武汉430040

为实现位置伺服系统的无超调快速跟踪,提出一种基于改进非线性跟踪微分器前馈的永磁同步电机复合控制方法.在基于传统跟踪微分器前馈控制方法的基础上,设计了用于位置指令前馈环节的改进跟踪微分器,针对加速度因子调参问题,结合系统电... 详细信息

为实现位置伺服系统的无超调快速跟踪,提出一种基于改进非线性跟踪微分器前馈的永磁同步电机复合控制方法.在基于传统跟踪微分器前馈控制方法的基础上,设计了用于位置指令前馈环节的改进跟踪微分器,针对加速度因子调参问题,结合系统电流限幅给出了加速度因子计算公式,简化了调参过程;针对阶跃响应超调问题,引入最大速度约束参数实现系统对阶跃指令的无超调快速跟踪;针对连续信号跟踪滞后问题,引入超前计算步长参数实现对输入指令的超前预测,补偿了系统的跟踪滞后.仿真和实验结果均表明:该方法能实现控制系统对于阶跃指令快速且无超调的跟踪,在给定实验条件下能使系统的超调量由4.4%减小到0.0%,同时能使系统对于给定正弦指令的最大跟踪误差降低34.4%,显著提高了系统的位置跟踪性能.

关键词：永磁同步电机复合控制前馈改进跟踪微分器无超调

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电流体雾化双液滴电聚结行为研究

机械设计与制造 2024年第5期399卷 278-282,289页

作者：刘振东陈建魁华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

电流体喷印技术具有分辨率高,溶液参数适应性广等优点,是新型显示制造工艺创新突破的重要载体之一,可用于OLED微米厚度有机TFE膜高效制造。为深入探索电流体雾化技术制备微纳液膜过程,解决现阶段对液膜制备过程中各因素作用机理了解不... 详细信息

电流体喷印技术具有分辨率高,溶液参数适应性广等优点,是新型显示制造工艺创新突破的重要载体之一,可用于OLED微米厚度有机TFE膜高效制造。为深入探索电流体雾化技术制备微纳液膜过程,解决现阶段对液膜制备过程中各因素作用机理了解不清的问题,基于相场方法建立了液滴电聚结两相流耦合模型,分析了制备过程中“双液滴电聚结”单元。研究外加电压、基板接触角、液滴间隙和直径对液滴聚结的影响,并总结了液滴可聚结工艺参数相图。研究结果表明,外加电压越大、液滴隙径比越小,聚结后液滴高径比越大,聚结越快;基板接触角越大,聚结后高径比越大,聚结越慢,甚至可能使液滴无法聚结。在亲水基板上外加适当电压或增加液滴密度缩短液滴间隙有助于促成基板上液滴电聚结.该研究结论和工艺相图可应用与电流体雾化制膜时工艺参数调控。

关键词：电流体喷印电流体雾化液滴电聚结两相流多场耦合数值仿真

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基于GBDT算法的机器人定位误差分级补偿方法

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机床与液压 2024年第11期52卷 1-6页

作者：李晓昆叶伯生邵柏岩金雄程李思澳黎晗华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

为进一步提高工业机器人的定位精度,提出一种分级补偿的方法以降低几何和非几何因素引起的定位误差。使用遗传算法优化最小二乘法(GA-LS)进行几何参数误差辨识并补偿到机器人运动学模型中,再通过梯度提升树(GBDT)算法对残余非几何参数... 详细信息

为进一步提高工业机器人的定位精度,提出一种分级补偿的方法以降低几何和非几何因素引起的定位误差。使用遗传算法优化最小二乘法(GA-LS)进行几何参数误差辨识并补偿到机器人运动学模型中,再通过梯度提升树(GBDT)算法对残余非几何参数误差进行预测,并对残余误差进行补偿,最后以UR10机器人为研究对象进行了实验,验证该方法的准确性。实验结果表明:此分级补偿方法能有效提高机器人的绝对定位精度,补偿后机器人的平均定位误差由2.381 mm降低至0.156 mm,定位精度提升了93.4%;均方根定位误差由2.417 mm降低至0.163 mm,定位精度提升了93.2%。实验结果验证了此分级补偿方法的有效性。

关键词：机器人标定误差辨识绝对定位精度梯度提升树

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含呼吸裂纹的多盘双转子系统振动特性探究

工具技术 2024年第4期58卷 59-64页

作者：孙智博史铁林段暕华中科技大学机械科学与工程学院武汉市430074

由于材料、工作环境等因素影响,以航空发动机为代表的旋转机械在工作过程中可能会产生裂纹故障,常见的裂纹类型为呼吸裂纹。为分析该故障对轴系振动特性的影响,基于某型双转子涡扇航空发动机,建立了包含风扇和多个轮盘在内的双转子—支... 详细信息

由于材料、工作环境等因素影响,以航空发动机为代表的旋转机械在工作过程中可能会产生裂纹故障,常见的裂纹类型为呼吸裂纹。为分析该故障对轴系振动特性的影响,基于某型双转子涡扇航空发动机,建立了包含风扇和多个轮盘在内的双转子—支承动力学数值仿真模型,使用Newmark-β法分别对不同裂纹相对深度和不同转速下的系统工况进行了数值仿真求解。结果发现:随着裂纹逐渐加深,转子高频分量愈加明显,系统稳定性下降;随着转速升高,系统出现了2X,3X分量,工频分量在一阶临界转速前后先增大后减小,轴心轨迹由不规则形状逐渐转变为圆形。

关键词：多盘双转子仿真呼吸裂纹振动特性

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面向林地环境的四足机器人自主定位方法

计算机工程与科学 2024年第3期46卷 499-507页

作者：夏文强王书涵曾理湛罗欣华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

林地是四足机器人野外作业的典型场景,其树木多且间距小,对四足机器人快速导航的定位频率和精度提出了更高的要求。采用腿部里程计定位可以获得较高的更新频率,但林地地面松软、凹凸不平等会引起足端打滑,使其精度降低;而激光雷达定位,... 详细信息

林地是四足机器人野外作业的典型场景,其树木多且间距小,对四足机器人快速导航的定位频率和精度提出了更高的要求。采用腿部里程计定位可以获得较高的更新频率,但林地地面松软、凹凸不平等会引起足端打滑,使其精度降低;而激光雷达定位,虽然林地环境特征丰富,但其存在一定匹配误差且更新频率低,也难以满足快速导航要求。针对此问题,提出了一种适用于林地环境的自主定位方法,采用腿部里程计去除激光雷达点云畸变,并分别提取林地地面和树干特征进行匹配,提高激光雷达定位精度;在激光雷达2次定位之间采用中值和窗口滤波融合腿部里程计的插值数据,提高定位频率。在林地实验中,四足机器人行走110 m,最终偏移为0.09 m,在设定路线导航下最终定位值与期望值相差0.2 m,定位频率500 Hz,四足机器人能准确顺利地完成导航任务。

关键词：四足机器人林地定位激光雷达腿部里程计滤波

O型圈对多孔质轴承-转子实验台稳定性的影响

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机械工程学报 2024年

作者：张康胡海东郭明慧崔海龙黄禹荣佑民华中科技大学机械科学与工程学院中国工程物理研究院机械工艺研究所

对采用O型圈作为阻尼结构的多孔质轴承-转子实验台进行了测试和稳定性评估。系统性地阐述了多孔质轴承及其所构成系统的工作原理。通过激振实验测试了不同材料O型圈的动态刚度和阻尼值，数据表明O型圈材料的刚度越大，其阻尼值也会越大... 详细信息

对采用O型圈作为阻尼结构的多孔质轴承-转子实验台进行了测试和稳定性评估。系统性地阐述了多孔质轴承及其所构成系统的工作原理。通过激振实验测试了不同材料O型圈的动态刚度和阻尼值，数据表明O型圈材料的刚度越大，其阻尼值也会越大。通过转子实验研究了旋转速度、供气压力和O型圈材料等参数对多孔质系统稳定性的影响。实验结果表明供气压力变化对转子中心的同步振动幅值影响很小，但增大供气压力可以抑制转子在高转速时产生的次同步振动。用VMQ(硅橡胶)制作的O型圈所在系统的稳定性最好，转子在17～27 kr/min的高转速区间时，能维持同步振幅约仅1μm的稳定旋转；SBR(丁苯橡胶)系统的稳定性最差，在低供气压力时转子容易产生次同步振动，同步振动的幅值也偏大；HNBR(氢化丁腈橡胶)系统的稳定性介于两者之间，这说明不同材料的O型圈对多孔质轴承-转子系统稳定性影响存在明显差异。

关键词： O型圈多孔质轴承转子稳定性实验分析