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仿生侵蚀介质对滚刀/大理岩滚动摩擦磨损行为的影响

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表面技术 2024年第9期53卷 117-126页

作者：杨康辉吴志鑫苏叶茂刘少锐郑靖周仲荣西南交通大学机械工程学院成都610031 中铁工程服务有限公司成都610083

目的对比去离子水和仿生侵蚀介质2种工况下,滚刀/大理岩摩擦副在不同法向载荷作用下的滚动摩擦磨损行为,阐明仿生侵蚀介质对大理岩破碎去除和滚刀磨损的影响规律和作用机制,为化学手段辅助提升全断面隧道掘进机(TBM)破岩效率提供参考。... 详细信息

目的对比去离子水和仿生侵蚀介质2种工况下,滚刀/大理岩摩擦副在不同法向载荷作用下的滚动摩擦磨损行为,阐明仿生侵蚀介质对大理岩破碎去除和滚刀磨损的影响规律和作用机制,为化学手段辅助提升全断面隧道掘进机(TBM)破岩效率提供参考。方法表征自制仿生侵蚀介质对大理岩和H13钢滚刀的腐蚀性,基于自制滚压破岩模拟试验机研究滚刀/大理岩摩擦副的滚动摩擦磨损行为。结果仿生侵蚀介质对滚刀无明显腐蚀性,但会诱导大理岩表面产生次生裂隙和溶蚀孔,弱化岩石表面的力学性能。在法向载荷为45、75、105N时,相较于去离子水工况,在仿生侵蚀介质工况下大理岩的磨损体积分别提高了25.3%、9.3%、17.5%,滚刀破岩比能分别下降了28.3%、11.4%、20.0%。在法向载荷为45 N时,岩石表面的破坏形式主要为矿物颗粒破碎剥落。在法向载荷为75N时,岩石的去除量明显增大,表面形成了密实核。在法向载荷为105N时,岩石表面发生显著开裂和去除现象。结论仿生侵蚀介质能促进大理岩的破碎和去除,降低滚刀磨损和破岩比能。仿生侵蚀介质的作用受到岩石破坏形式的影响,在法向载荷较低时,岩石表面破坏形式以矿物颗粒剥落和密实核形成为主,仿生侵蚀介质仅作用于岩石表层,其效果有限;在法向载荷较高时,岩石表面会产生裂纹和开裂,有利于仿生侵蚀介质向岩石内部的渗透,刀具的破岩效率显著提高。

关键词： TBM滚刀大理岩仿生侵蚀介质滚动法向载荷摩擦磨损

面向弱光交通场景的YOLOv7道路标志检测算法优化

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计算机工程 2024年

作者：孙亭杨洁李家璇王耀宗西南林业大学机械与交通学院

针对交通标志检测算法在黑夜及弱光条件下存在检测精度不高、漏检等问题，提出一种改进YOLOv7（You Only Look Once v7）的交通标志检测算法。构建用于弱光增强的高斯图像滤波器，抑制其背景噪声，对图像实现像素增强；在YOLOv7网络中... 详细信息

针对交通标志检测算法在黑夜及弱光条件下存在检测精度不高、漏检等问题，提出一种改进YOLOv7（You Only Look Once v7）的交通标志检测算法。构建用于弱光增强的高斯图像滤波器，抑制其背景噪声，对图像实现像素增强；在YOLOv7网络中，构建新的AC-ResBlock残差模块来替代ELAN中的3×3卷积模块，来提高交通标志的特征提取能力和网络推理速度；引入SIoU（Scylla-Intersection over Union）损失函数来提高模型的准确度，加速训练过程收敛；采用K-means++算法代替K-means重新标定锚框的尺寸，在扩展后的中国交通标志数据集CCTSDB上进行试验，结果表明，改进后的YOLOv7算法精确率达到95.7%，召回率达到为94.8%，平均精度为96.3%，同时优于YOLOv8、YOLOv5及其他主流检测算法，可以实现黑夜及弱光条件下的交通标志检测。这对于复杂环境下的交通标志检测具有一定的研究意义。

关键词：交通标志检测 YOLOv7 黑夜图像增强自注意力机制损失函数

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川东飞仙关组鲕粒滩岩性识别及其分布特征

沉积学报 2024年第3期42卷 1032-1046页

作者：叶榆程超蒋裕强易娟子邓虹兵李曦谷一凡陈雁西南石油大学地球科学与技术学院成都610500 中国石油西南油气田公司重庆气矿重庆400021 中国石化西南油气分公司采气二厂四川阆中637400 中国石化西南油气分公司采气三厂四川德阳618100 西南石油大学计算机科学与技术学院成都610500

【目的】为解决针对川东海槽南段西侧、台内等地区飞仙关组岩性变化不明确等问题。【方法】综合利用岩心、薄片、钻录井等多元地质数据对飞仙关组岩性类型及特征进行研究,提出以机器学习为基础的岩性测井智能识别方法,解决了老区岩性精... 详细信息

【目的】为解决针对川东海槽南段西侧、台内等地区飞仙关组岩性变化不明确等问题。【方法】综合利用岩心、薄片、钻录井等多元地质数据对飞仙关组岩性类型及特征进行研究,提出以机器学习为基础的岩性测井智能识别方法,解决了老区岩性精细识别的技术难题,揭示了区内飞仙关组鲕粒滩岩性、分布及演化规律。【结论与结果】(1)飞仙关组主要由泥岩、泥晶灰岩、泥质灰岩、鲕粒灰岩、鲕粒云岩、泥晶云岩、膏质云岩、膏岩等岩性组成;(2)对比发现,改进的梯度提升决策树算法即随机梯度提升决策树(SGBDT)构建岩性模型优于其他算法,更适合碳酸盐岩复杂岩性识别;(3)鲕粒灰岩集中发育于开江—梁平海槽以南地区的飞一段—飞三段时期,鲕粒云岩集中发育于飞二段时期且分布分散;(4)区内鲕粒滩分布差异明显,飞一段时期主要发育于台地古地貌高点和台地边缘,飞二段时期多发育台缘鲕粒滩,少量发育台内古地貌高点鲕滩和点滩,飞三段时期主要发育台内点滩。

关键词： SGBDT算法岩性识别沉积演化鲕粒滩分布特征飞仙关组川东

基于SCG-YOLOv5n的收获期澳洲坚果检测算法

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中国农机化学报 2024年第4期45卷 214-221页

作者：张慧蒙何超徐嘉雯罗鑫荣剑刘学渊西南林业大学机械与交通学院昆明市650224

为实现自然环境下澳洲坚果的快速准确检测,针对收获期澳洲坚果果皮与枝叶颜色相似、体积小、病害果混杂难识别的问题,提出一种基于SCG-YOLOv5n的收获期澳洲坚果检测算法。该方法运用数据增强,提高模型鲁棒性;在YOLOv5n的骨干网络引入Si... 详细信息

为实现自然环境下澳洲坚果的快速准确检测,针对收获期澳洲坚果果皮与枝叶颜色相似、体积小、病害果混杂难识别的问题,提出一种基于SCG-YOLOv5n的收获期澳洲坚果检测算法。该方法运用数据增强,提高模型鲁棒性;在YOLOv5n的骨干网络引入SimAM注意力机制,增强有效特征的提取能力;在FPN结构中引入CARAFE上采样,强化目标感知能力;使用GSConv轻量级卷积替换部分卷积层,减轻模型的参数量并实现高效特征融合,提高检测速度和检测精度。结果表明,改进后的SCG-YOLOv5n澳洲坚果检测算法对收获期的青皮澳洲坚果和病害澳洲坚果的检测平均精度AP分别为94.8%、97.9%,单张图像平均时间为5.33 ms,比YOLOv5n模型高出2.1%、1.3%,检测速度提升15.8%。该算法可以高效检测澳洲坚果,为后续自动化采摘提供技术参考。

关键词：深度学习澳洲坚果检测数据增强注意力机制卷积神经网络设计

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漾濞核桃物理特性测定及分析

中国农机化学报 2024年第3期45卷 111-116页

作者：周丹王应彪张兆顺张超宇王周梅刘梦迪西南林业大学机械与交通学院昆明市650224

为完善核桃精深加工设备,提高自动化生产效率,对云南漾濞核桃的三径尺寸、含水率、摩擦因数、质心及弹性模量基本物理参数进行测定,并对不同含水率的核桃进行准静态压缩试验,得到漾濞核桃的相关物理特性及与之相关的力学特性的数值。结... 详细信息

为完善核桃精深加工设备,提高自动化生产效率,对云南漾濞核桃的三径尺寸、含水率、摩擦因数、质心及弹性模量基本物理参数进行测定,并对不同含水率的核桃进行准静态压缩试验,得到漾濞核桃的相关物理特性及与之相关的力学特性的数值。结果表明:漾濞核桃整体呈短圆;湿核桃的含水率在22.05%~31.32%,同时核桃的破壳力随着含水率的减小而减小;核桃以缝合线与平板接触的姿态在PVC人字纹面上的摩擦系数最大为0.53,在不锈钢面上的摩擦系数最小为0.38;三点测力法测出核桃的质心偏向于尖端方向;湿核桃的弹性模量大致在122.03~133.78 MPa,弹性模量随着含水率的降低呈先减后增的趋势。

关键词：核桃物理特性弹性模量含水率质心

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基于强化学习的空间机器人柔性捕获控制研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 150-157页

作者：艾海平鄂凯欣朱安陈力江西理工大学能源与机械工程学院江西南昌330013 福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

针对空间机器人双臂捕获卫星过程中的关节易受冲击力矩而破坏的问题,提出一种基于强化学习的柔性控制方法.首先,针对捕获前双臂空间机器人及卫星系统,分别利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法推导得其动力学模型;然后结合冲量定理、位置约束... 详细信息

针对空间机器人双臂捕获卫星过程中的关节易受冲击力矩而破坏的问题,提出一种基于强化学习的柔性控制方法.首先,针对捕获前双臂空间机器人及卫星系统,分别利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法推导得其动力学模型;然后结合冲量定理、位置约束关系及牛顿第三定律,建立捕获后空间机器人与卫星形成混合体系统的动力学模型.针对失稳的混合体系统,提出一种缓冲柔顺强化学习控制方案,该方案通过系统与环境的动态交互来实时优化控制策略以实现镇定过程的最优控制.仿真结果表明:所提控制方案最大可减少54.2%的冲击力矩,并在镇定阶段确保关节冲击力矩限制在安全范围内,从而保护关节免受冲击力矩的破坏.

关键词：空间机器人柔性机构双臂捕获卫星操作闭链系统缓冲柔顺控制强化学习

基于改进YOLOv4的澳洲坚果视觉监测方法

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中国农机化学报 2024年第5期45卷 217-222页

作者：罗鑫李加强何超西南林业大学机械与交通学院昆明市650224

针对大规模澳洲坚果种植园管理困难的问题,提出一种基于改进YOLOv4的林地澳洲坚果生长监测方法。在澳洲坚果种植基地中进行图像采集,记录3种常见的澳洲坚果存在形式,制作VOC数据集并用于模型训练。对样本数量较少的类别进行数据增强,使... 详细信息

针对大规模澳洲坚果种植园管理困难的问题,提出一种基于改进YOLOv4的林地澳洲坚果生长监测方法。在澳洲坚果种植基地中进行图像采集,记录3种常见的澳洲坚果存在形式,制作VOC数据集并用于模型训练。对样本数量较少的类别进行数据增强,使训练样本均衡分布。在原始YOLOv4方法的基础上进行改进,用DenseNet121网络替换原来的主干网络,并使用Focalloss优化检测模型的分类损失函数,有效提升检测模型精度,同时缓解类别间检测精度不平衡问题。试验结果表明,与YOLOv4、YOLOv3方法相比,所提改进YOLOv4方法对每种澳洲坚果形式的平均精度(AP)均为最高,检测模型的平均精度均值(mAP)达到93.33%,检测速度达到28.7 FPS,实现对林地澳洲坚果落果、病害等生长信息的实时、高效获取,为精确监测澳洲坚果生长状态提供依据。

关键词：澳洲坚果果园监测深度学习改进YOLOv4 目标检测

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粗糙氧化锆涂层对多晶锆表面摩擦性能的影响

摩擦学学报 2024年

作者：向友文张晓宇王政慧匡陶蒲超史义超西南交通大学机械工程学院西南交通大学数学学院

采用分子动力学方法模拟了金刚石半球与具有不同粗糙度氧化锆表面涂层的多晶锆基体的磨削过程，对摩擦力、摩擦系数、磨损量和磨损深度进行了定量分析并且结合应力应变、位错提取分析法(DXA)和热力学分析法对基体内部塑性变形进行了探... 详细信息

采用分子动力学方法模拟了金刚石半球与具有不同粗糙度氧化锆表面涂层的多晶锆基体的磨削过程，对摩擦力、摩擦系数、磨损量和磨损深度进行了定量分析并且结合应力应变、位错提取分析法(DXA)和热力学分析法对基体内部塑性变形进行了探究。结果表明：随着氧化锆涂层粗糙度的增加，压头磨削方向与涂层和基体的实际接触面积减小导致其相互作用力减小，涂层对其法向的反作用力增大，导致压头所受的摩擦力逐渐减小，基体磨损原子量减少及磨损深度降低。经DXA分析，基体内部压头下压区域都产生堆垛层错，但亚表层损伤程度及内部晶格缺陷结构随着粗糙度的增加相应减弱。

关键词：多晶锆分子动力学摩擦磨损涂层粗糙度

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人机携行外骨骼负重上楼梯的动态建模与仿真

机械科学与技术 2024年第8期43卷 1304-1312页

作者：邓蓉刘放黄文建杨明发李晨晖西南交通大学机械工程学院成都610031

研究外骨骼在不同负重情况下上楼梯时各关节驱动力矩变化规律。基于西南交通大学第三代人机携行助力外骨骼机器人,首先运用D-H法推导了外骨骼的运动学模型,研究外骨骼各个连杆之间的相对运动与位姿关系;其次,基于拉格朗日方法构建了外... 详细信息

研究外骨骼在不同负重情况下上楼梯时各关节驱动力矩变化规律。基于西南交通大学第三代人机携行助力外骨骼机器人,首先运用D-H法推导了外骨骼的运动学模型,研究外骨骼各个连杆之间的相对运动与位姿关系;其次,基于拉格朗日方法构建了外骨骼动力学模型,并进行了动力学仿真分析;最后,将拟合得到的人体步态周期数据作为基于Adams环境中外骨骼在不同负重情况下上楼梯动力学仿真中的驱动函数,得到各关节驱动力矩数据。所得结果验证了运用拟人建模方法辨识外骨骼机器人动力学模型的有效性,为外骨骼在负重上楼梯环境下的系统驱动和控制提供了理论基础,增加了人机携行性。

关键词：助力外骨骼动力学仿真拟人建模人机携行