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面向换热管检测的抓握式管板攀爬机器人设计与实现

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机器人 2025年第1期47卷 109-122页

作者：全鹏伍剑波颜荣沈川罗阳魏巍杨文辉李沛远四川大学机械工程学院四川成都610065 成都市特种设备检验检测研究院四川成都610299 中国石油四川石化有限责任公司四川成都611900

针对换热管多规格自动检测的需求,提出了一种全新的抓握式管板攀爬机器人GTCBot。首先,基于多规格大面积管板的地图特征和三趾啄木鸟的攀爬运动机理,设计出一种适应不同规格管板的自锁爬行脚机器人,并建立静力学模型开展受力分析,完成... 详细信息

针对换热管多规格自动检测的需求,提出了一种全新的抓握式管板攀爬机器人GTCBot。首先,基于多规格大面积管板的地图特征和三趾啄木鸟的攀爬运动机理,设计出一种适应不同规格管板的自锁爬行脚机器人,并建立静力学模型开展受力分析,完成机器人运行中的载荷评估。为了提高换热管扫查效率,提出了笛卡儿坐标系和柱坐标系的混合定位扫查方法,构建运动学模型对机器人的工作空间开展分析及验证。为了保障控制系统稳定运行,采用FreeRTOS嵌入式实时操作系统对机器人运行中的各个任务进行调度协调。在此基础上,研制出抓握式管板攀爬机器人的物理原型样机,分别开展了室内实验和现场应用测试,测试结果证明机器人具有抓握自锁性、高机动性、高适应性。

关键词：换热管无损检测管板爬行机器人自锁爬行脚

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改进YOLOv7的结直肠息肉检测算法

计算机工程与应用 2025年第1期61卷 243-251页

作者：薛钦原胡珊珊胡新军严松才四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾643000 四川省人民医院消化内科中心成都610072

计算机辅助诊断对提高息肉诊断准确率和降低结直肠癌死亡率至关重要,但息肉形态各异,息肉类似物和肠内的复杂环境导致目前的方法存在较多的误诊和漏诊。因此提出了一种改进的YOLOv7结直肠息肉检测算法(YOLOv7-IDH),使用含隐式知识的高... 详细信息

计算机辅助诊断对提高息肉诊断准确率和降低结直肠癌死亡率至关重要,但息肉形态各异,息肉类似物和肠内的复杂环境导致目前的方法存在较多的误诊和漏诊。因此提出了一种改进的YOLOv7结直肠息肉检测算法(YOLOv7-IDH),使用含隐式知识的高效解耦头,充分利用隐含信息并防止分类和回归任务之间相互干扰;引入全局注意力机制,增强模型对浅层特征的提取能力;对SPPCSPC模块进行优化,减少模型参数和提高收敛速度。实验结果表明,改进模型在组合数据集上的F1分数和mAP@0.5分别达到了94.8%和97.1%,可以满足息肉自动检测的要求。

关键词：息肉检测深度学习计算机辅助诊断解耦头注意力机制

人机混合交互的产品设计知识图谱构建及智能推理方法

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机械工程学报 2025年第03期 142-153页

作者：郭鑫黄泽川王杰张凯赵武四川大学机械工程学院创新方法与创新设计四川省重点实验室

产品设计是面向用户需求的反复迭代并逐步进化的创造性活动，其核心是多领域知识应用。为了解决产品设计中知识可视化程度低、人机交互下知识推理弱等问题，提高产品设计智能化程度，提出了基于知识图谱(Knowledge graph, KG)技术的产... 详细信息

产品设计是面向用户需求的反复迭代并逐步进化的创造性活动，其核心是多领域知识应用。为了解决产品设计中知识可视化程度低、人机交互下知识推理弱等问题，提高产品设计智能化程度，提出了基于知识图谱(Knowledge graph, KG)技术的产品交互式设计知识应用模型。首先，基于产品设计活动间的作用与交互演进机制，分析产品设计问题与求解知识间的关联关系，构建一种可扩展的多层产品设计知识图谱(An expandable multi-layer knowledge graph for product design, m-KGPD)用以结构化组织多领域、跨学科求解知识，建立知识需求-求解知识信息检索通道。其次，利用数据标注平台doccano开展知识文本标注和模型训练集构建并基于双向编码表征模型-双向长短时记忆网络-条件随机场(BERT-BiLSTM-CRF)模型开展求解知识实体关系抽取，减轻在大规模文本知识提取工作中的人工重复性操作，利用知识图谱可视化平台Graph XR完成图谱搭建。最后，基于交互式遗传算法(Interactive genetic algorithm,IGA)提出满足产品交互式设计演进规律的求解知识集迭代化推理方法，通过人机混合交互方式为产品设计知识需求匹配最优求解知识集。以复杂地形多岩层成孔装备交互设计过程为例，验证了方法的可行性与有效性。

关键词：产品设计知识图谱交互式遗传算法知识推理

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稳定车作业下道床横向阻力在线检测模型研究

铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 136-145页

作者：陈春俊江浩林梦西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

稳定车是一种大型轨道交通运维装备,通过稳定作业来提高有砟轨道的道床横向阻力,但是无法在线检测作业下的道床横向阻力。为探究稳定车作业下道床横向阻力的在线检测方法,在有砟轨道线路上开展现场试验,获取稳定作业参数及稳定装置横向... 详细信息

稳定车是一种大型轨道交通运维装备,通过稳定作业来提高有砟轨道的道床横向阻力,但是无法在线检测作业下的道床横向阻力。为探究稳定车作业下道床横向阻力的在线检测方法,在有砟轨道线路上开展现场试验,获取稳定作业参数及稳定装置横向加速度的在线信号,作业前后离线检测道床横向阻力。采用与轨枕纵向间距等长度的空间窗截取在线信号,使得在线测试结果与作业后道床横向阻力离线测试结果相匹配。采用灰色关联度分析法评估稳定作业试验数据与作业后道床横向阻力的相关性,提取出稳定车作业下道床横向阻力的特征参数。根据试验数据集,确定RBF神经网络模型的结构,并采用PSO算法优化RBF神经网络模型的参数,进而对比PSO-RBF模型和RBF模型对于道床横向阻力的计算误差。结果表明:稳定车作业时,激振频率、走行速度、左下压力、右下压力、稳定装置横向加速度与作业后道床横向阻力之间的灰色关联度分别为0.68、0.64、0.70、0.70和0.71,在线特征参数可以反映出离线的道床横向阻力特性。在测试集验证中,相较于RBF模型,PSO-RBF模型的最大绝对误差降低54.12%,平均绝对误差降低47.30%,均方根误差降低44.21%,拟合优度由0.90提高到0.97,PSO算法的引入提高了道床横向阻力模型的计算精度。研究成果可为稳定车作业下道床横向阻力的在线检测提供理论依据,推进轨道交通运维技术的智能化发展。

关键词：稳定车道床横向阻力 RBF神经网络粒子群优化灰色关联度

融合注意力机制的YOLOv8火焰目标检测算法

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安全与环境学报 2025年第1期25卷 75-84页

作者：钱伟杨潇刘全义罗宏王海斌民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307 中国民用航空飞行学院飞机修理厂四川广汉618307 中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307

目前民航客机货舱火灾探测主要通过烟雾探测实现,存在漏报、误报、实时性差等问题,基于视觉的视频图像探测是解决上述问题的重要技术。针对视频图像检测火焰算法多收敛速度慢等问题,提出了基于YOLOv8优化的火焰检测算法模型。首先,在众... 详细信息

目前民航客机货舱火灾探测主要通过烟雾探测实现,存在漏报、误报、实时性差等问题,基于视觉的视频图像探测是解决上述问题的重要技术。针对视频图像检测火焰算法多收敛速度慢等问题,提出了基于YOLOv8优化的火焰检测算法模型。首先,在众多视频火焰检测算法中,以火焰检测精准度筛选出YOLOv8算法作为底层火焰检测算法,针对YOLOv8算法,以优化速度为方向,设计了RFAConv卷积方式,运用组卷积方式融合卷积通道,以达到减少YOLOv8计算量、提升运算速度的目的。通过采集模拟货舱大空间火灾火焰图像,验证了优化后的YOLOv8火焰检测算法在检测精度不变的情况下,压缩了10%的参数量,实现了算法的轻量化,提升了运算效率。

关键词：安全工程火焰识别 YOLOv8 图像检测算法优化

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机床夹具设计知识图谱构建及应用

机电工程 2025年第1期42卷 106-116页

作者：张称心孙家盛段阳四川大学机械工程学院四川成都610065 四川大学计算机学院四川成都610065

针对目前机床夹具设计领域中存在的知识挖掘深度不足、利用率不高且过度依赖设计人员经验等问题,提出了一种基于自顶向下方式的机床夹具设计知识图谱构建方法。首先,将机床夹具设计知识分为原理规则类和功能描述类,利用本体建模语言(OWL... 详细信息

针对目前机床夹具设计领域中存在的知识挖掘深度不足、利用率不高且过度依赖设计人员经验等问题,提出了一种基于自顶向下方式的机床夹具设计知识图谱构建方法。首先,将机床夹具设计知识分为原理规则类和功能描述类,利用本体建模语言(OWL)对这两类知识进行了本体建模,构建了知识图谱的模式层;其次,在模式层的指导下,以机床夹具设计原理规则文档和设计实例为数据源,利用双向长短期记忆网络-条件随机场算法(BiLSTM-CRF)对其进行了知识抽取,得到了结构化的机床夹具设计知识;然后,运用Neo4j图数据库存储结构化的机床夹具设计知识,得到了知识图谱的数据层;最后,以轴承套筒法兰的夹具设计为例,对该方法的可行性进行了验证;考虑到企业对同一夹具结构的不同技术需求,提出了一种基于图形数据科学算法(GDS)的相似元件替代法,对夹具知识图谱中47个定位元件节点进行了相似度计算,得到了1081条相似度数据样本,并构建了综合评判模型。研究结果表明:当相似度阈值设置为0.76时,将定位元件进行替换的精确率达到了84%。通过建立知识图谱,完成了机床夹具设计的两类知识的有效关联,为构建数据驱动的机床夹具智能设计奠定了基础。

关键词：机械设计智能设计知识图谱知识抽取知识融合本体建模语言双向长短期记忆网络-条件随机场算法图形数据科学算法

改进的非定常Maxwell岩石蠕变模型及参数识别

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中国农村水利水电 2025年第1期 221-226页

作者：刘楚佳刘晓辉张旭王悠西华大学能源与动力工程学院四川成都610039 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 西华大学流体机械及工程四川省重点实验室四川成都610039

针对传统蠕变模型难以反映岩石加速蠕变阶段特征的问题,为了全面提升岩石蠕变3个阶段的准确描述,在传统Maxwell模型的基础上,充分考虑原有黏壶元件蠕变参数的非定常化的同时,串联一个非线性黏塑性元件,提出了一种改进的非定常Maxwell蠕... 详细信息

针对传统蠕变模型难以反映岩石加速蠕变阶段特征的问题,为了全面提升岩石蠕变3个阶段的准确描述,在传统Maxwell模型的基础上,充分考虑原有黏壶元件蠕变参数的非定常化的同时,串联一个非线性黏塑性元件,提出了一种改进的非定常Maxwell蠕变模型,并推导出相应蠕变本构方程。同时运用origin软件引入不同蠕变数据进行拟合,研究结果表明,该蠕变本构模型能够对岩石蠕变试验曲线进行较好拟合及参数辨识,能够较好模拟不同应力水平下岩石蠕变变形特征,准确反应岩石蠕变全过程的非线性蠕变特征,表明新建立的蠕变本构模型具有较强的适用性与正确性。为今后的岩土工程提供了一种新的蠕变本构模型。

关键词：岩石力学 Maxwell模型非线性加速蠕变参数反演

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我国茶叶加工机械研究现状及发展趋势

农业工程 2025年第2期15卷 1-8页

作者：周彦君吴建林川尧邓佳四川省农业机械科学研究院四川成都610066

在我国茶产业快速发展的今天,影响茶产业持续快速发展的关键因素在于茶叶加工机械的进步。茶叶加工机械主要包括萎凋、杀青、塑形、发酵和烘干等设备,分析总结了近年来有关我国茶叶加工机械的科研成果,综述了我国茶叶加工机械研究现状,... 详细信息

在我国茶产业快速发展的今天,影响茶产业持续快速发展的关键因素在于茶叶加工机械的进步。茶叶加工机械主要包括萎凋、杀青、塑形、发酵和烘干等设备,分析总结了近年来有关我国茶叶加工机械的科研成果,综述了我国茶叶加工机械研究现状,提出茶叶加工机械研制存在创新性不足、茶叶机械茶艺未能有效融合、缺乏与高新技术嫁接等问题,并指出研发标准化、系统化、连续化、规范化和自动化程度高的茶叶加工机械是我国茶叶机械化生产发展的核心方向,同时也需加强新兴技术与茶叶加工机械设计相结合,创造出真正意义上的数字化生产线。

关键词：茶叶加工机械茶产业茶叶机械化

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我国植物工厂技术装备研究进展

农业工程 2025年第2期15卷 67-73页

作者：程方平杨昌敏梅林森赵帮泰姚英茂郭曦四川省农业机械科学研究院四川成都610066

随着现代农业技术、光源技术、自动控制技术的进步和城市化进程的发展,植物工厂得到快速发展和应用。植物工厂作为现代设施农业发展的高级形式,实现了农业全年连续、可调可控生产,改变了传统的生产模式,实现了农业生产的全面革新,成为... 详细信息

随着现代农业技术、光源技术、自动控制技术的进步和城市化进程的发展,植物工厂得到快速发展和应用。植物工厂作为现代设施农业发展的高级形式,实现了农业全年连续、可调可控生产,改变了传统的生产模式,实现了农业生产的全面革新,成为当前研究热点,但植物工厂还有很多问题制约了其应用和推广。针对植物工厂中存在的主要问题,从植物工厂的光照、温湿度和二氧化碳调控3个方面的研究现状进行综述,植物工厂存在能耗成本高、温湿度和二氧化碳调控不协调的问题,提出研究高效人工光源技术、温湿度协调控制技术、二氧化碳调控技术的建议,对我国植物工厂技术发展前景和趋势加以展望,并结合我国生产现状指出未来植物工厂智能化的发展方向。

关键词：植物工厂人工光源环境调控光谱设施农业