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多传感欠驱动水果采摘机械手的设计

农机化研究 2025年第1期47卷 93-98,105页

作者：蒋林祥贺磊盈马锃宏浙江理工大学机械工程学院杭州310018

机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠... 详细信息

机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠驱动系统,内嵌微型彩色相机、激光测距传感器和压力薄膜传感器等模块。首先,对压力薄膜传感器采集的数据进行滤波和标定处理,实现在复杂环境中对水果恒定力采摘,防止水果受损;最后,进行了样机制作,并在实验室搭建采摘平台,验证了采摘机械手设计的可靠性和稳定性。

关键词：水果采摘机械手欠驱动多传感压力薄膜传感器

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多裂隙缺陷陶瓷轴承破坏机理研究

沈阳理工大学学报 2025年第1期44卷 59-64,71页

作者：郭鹏翔谷晓娇朱振伟沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159

针对氮化硅陶瓷轴承的多裂隙缺陷会影响其力学性能及使用寿命的问题,提出了一种结合离散元(DEM)仿真和FISH语言程序的方法研究轴承缺陷。首先,采用DEM对轴承进行建模,通过力学校准实验测定相关力学性能参数,并通过试错法进行细观参数的... 详细信息

针对氮化硅陶瓷轴承的多裂隙缺陷会影响其力学性能及使用寿命的问题,提出了一种结合离散元(DEM)仿真和FISH语言程序的方法研究轴承缺陷。首先,采用DEM对轴承进行建模,通过力学校准实验测定相关力学性能参数,并通过试错法进行细观参数的标定,采用FISH语言程序建立氮化硅陶瓷轴承简化模型,并在模型中预制不同倾角和数量的平行裂隙缺陷;然后,通过模拟和数值计算,研究了裂纹在不同倾角和数量裂隙缺陷下的演化规律,同时结合裂纹周围的速度矢量场,分析了裂纹扩展的复杂性。实验结果揭示了受压下多裂隙缺陷的陶瓷材料损伤破坏机制,可为陶瓷轴承加工工艺、故障诊断、力学性能及使用寿命等研究提供理论指导。

关键词：氮化硅陶瓷轴承离散元多裂隙缺陷破坏机理

基于第一性原理的Sc掺杂ZnO对气体的吸附特性研究

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原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 54-60页

作者：张巍钟李海侠吴浩伟于镇张善祥桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林541006 桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541006

CO、SO_(2)、H_(2)S是矿井内由煤炭及围岩中涌出或在生产过程中产生的的典型有毒气体,本文采用第一性原理及密度泛函理论研究了稀土元素Sc掺杂ZnO对单个气体分子(CO、SO_(2)、H_(2)S)的吸附特性.通过对各体系布居分布、能带结构、态密... 详细信息

CO、SO_(2)、H_(2)S是矿井内由煤炭及围岩中涌出或在生产过程中产生的的典型有毒气体,本文采用第一性原理及密度泛函理论研究了稀土元素Sc掺杂ZnO对单个气体分子(CO、SO_(2)、H_(2)S)的吸附特性.通过对各体系布居分布、能带结构、态密度及差分电荷密度分析,研究结果表明:Sc-ZnO(001)-Zn位掺杂体系稳定性最好,Sc-ZnO对单个CO、SO_(2)及H_(2)S分子的吸附能分别为-0.140 eV、-1.885 eV及-0.093 eV,其中对SO2分子的吸附为化学吸附,其余为物理吸附.确定了Sc-ZnO作为半导体气敏传感器来检测三种有毒气体的可行性,尤其是对于SO_(2)气体,为Sc-ZnO作为气敏传感材料实现对矿井有毒气体的检测提供了理论指导.

关键词：第一性原理 Sc掺杂ZnO 有毒气体吸附特性

基于第一性原理C-Cd掺杂ZnO的电子结构和光学性质的研究

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原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 135-142页

作者：张善祥李海侠于镇吴浩伟张巍钟桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林541006 桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541006

借助于计算材料科学和化学的计算机模拟软件Materials Studio,利用密度泛函理论下的第一性原理的计算方法,系统的计算研究了C、Cd单掺杂以及C和Cd共掺杂(不同浓度)ZnO的形成能、电子结构和光学性质.计算结果表明:单掺杂体系当中,C掺杂... 详细信息

借助于计算材料科学和化学的计算机模拟软件Materials Studio,利用密度泛函理论下的第一性原理的计算方法,系统的计算研究了C、Cd单掺杂以及C和Cd共掺杂(不同浓度)ZnO的形成能、电子结构和光学性质.计算结果表明:单掺杂体系当中,C掺杂时形成能是正的,说明掺杂体系不易形成;共掺杂体系当中,所有掺杂体系的形成能均为负的,C-2Cd掺杂时形成能最低;与本征ZnO相比,所有掺杂体系的禁带宽度均有所降低,由于C元素的掺杂,禁带中产生杂质能级,减小电子跃迁所需要的能量;在光学性质方面,所有掺杂体系在低能区域的吸收图谱、介电函数虚部的峰值与本征ZnO相比均有所增大,且在低能区均发生红移,其中C-2Cd掺杂体系的红移程度最为明显且峰值最大.由此说明C和Cd共掺杂有望提高ZnO的光吸收率和光电转化效率,可以扩展其在光电器件领域中的应用.

关键词： C-Cd共掺杂第一性原理密度泛函理论电子结构光学性质

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双层金属纳米光栅的TE偏振光异常透射特性

物理学报 2015年第16期64卷 270-276页

作者：褚金奎王倩怡王志文王立鼎大连理工大学机械工程学院大连116024

根据在亚波长金属光栅表面添加电介质会引起TE偏振光的透射异常性,应用严格耦合波理论和时域有限差分方法,研究了双层金属纳米光栅在TE偏振光入射时产生的异常透射现象.利用等效折射率方法建立了双层金属光栅的等效模型,得到了TE偏振光... 详细信息

根据在亚波长金属光栅表面添加电介质会引起TE偏振光的透射异常性,应用严格耦合波理论和时域有限差分方法,研究了双层金属纳米光栅在TE偏振光入射时产生的异常透射现象.利用等效折射率方法建立了双层金属光栅的等效模型,得到了TE偏振光透射率与聚合物的折射率、厚度以及金属层厚度的变化关系.确认了结构中聚合物是透射异常出现的必要条件,TE偏振光以波导电磁模式在其中传播,并认为类Fabry-Perot腔谐振是透射峰值产生的主要原因.

关键词：双层金属纳米光栅 TE偏振光异常透射类Fabry—Perot腔谐振

面向盾构机不完整数据的模糊聚类与非线性回归填补

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机械工程学报 2023年第12期59卷 28-37页

作者：王一棠庞勇张立勇史彦军孙伟宋学官大连理工大学机械工程学院大连116024 大连理工大学控制科学与工程学院大连116024

实测数据的完整性和可靠性是工业大数据时代推动各行业发展的必要前提和关键因素。盾构机作为隧道掘进施工的关键设备,具有系统结构复杂,部分属性关联度高等特点,是“一带一路”等国家战略中城市地下建设的国之重器。然而,在盾构机作业... 详细信息

实测数据的完整性和可靠性是工业大数据时代推动各行业发展的必要前提和关键因素。盾构机作为隧道掘进施工的关键设备,具有系统结构复杂,部分属性关联度高等特点,是“一带一路”等国家战略中城市地下建设的国之重器。然而,在盾构机作业过程中,由于环境干扰、采集中断、设备故障等诸多原因,数据缺失已成为盾构机实测数据采集中不可避免的问题,严重降低数据的质量与可信度,影响工程进度。针对盾构机实测数据的特点,提出一种基于模糊聚类和非线性回归的高精度缺失值填补算法。该方法首先通过模糊聚类的方法,将不同工况运行实测数据进行有效划分,获取多个线性子集。然后,为每个子集建立线性回归模型,采用交替迭代策略来求解模型参数,有效挖掘属性间的关联关系。试验结果表明,所提方法无论是在对不完整数据聚类,还是对缺失数据填补,都具有良好的表现。提出的数据填补算法可有效解决数据划分和恢复问题,为盾构机实测大数据挖掘提供可靠的基础。

关键词：盾构机实测数据不完整数据填补模糊聚类数据建模

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面向导弹天线罩精密加工的三维曲面重构

机械工程学报 2001年第9期37卷 92-95页

作者：郭东明娄鑫王晓明贾振元大连理工大学机械工程学院大连116024 大连理工大学机械工程学院

导弹天线罩的精密加工，属于自由曲面精密加工的范畴，它对天线罩以及导弹的性能起着至关重要的作用。根据测量所得的天线罩几何表面的离散数据点，结合对其综合电气性能测试数据的处理和分析，实现原始曲面的重构，并由此构造出要求... 详细信息

导弹天线罩的精密加工，属于自由曲面精密加工的范畴，它对天线罩以及导弹的性能起着至关重要的作用。根据测量所得的天线罩几何表面的离散数据点，结合对其综合电气性能测试数据的处理和分析，实现原始曲面的重构，并由此构造出要求的曲面，再进行分析和规划，实现按需去除加工，是实现对其精密加工的关键。以双三次B 样条曲面方法为工具，利用其良好的几何特性以及简单有效的算法，实现了天线罩廓形曲面的重构，为在计算机上实现曲面绘制提供了理论基础。求算的等距面方程，为数控加工中刀具轨迹的规划奠定了基础。

关键词： B样条曲线 B样条曲面曲面拟合

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考虑模态耦合的球头铣刀颤振稳定域建模方法

振动．测试与诊断 2019年第3期39卷 525-530,669页

作者：代月帮李宏坤魏兆成大连理工大学机械工程学院

球头铣刀广泛应用于曲面加工中,因此构造出针对球头铣刀的颤振稳定域叶瓣图意义重大。利用精细积分法对铣削系统二阶动力学方程进行时域数值求解,由切削刃与切触区域不同时刻的关系,确定出时域数值求解方程中所需要的刀刃瞬时切削部位,... 详细信息

球头铣刀广泛应用于曲面加工中,因此构造出针对球头铣刀的颤振稳定域叶瓣图意义重大。利用精细积分法对铣削系统二阶动力学方程进行时域数值求解,由切削刃与切触区域不同时刻的关系,确定出时域数值求解方程中所需要的刀刃瞬时切削部位,通过Floquet定理获得了高精度的颤振稳定域叶瓣图,并在三轴数控机床上进行了正确性试验验证。试验结果与预测结果相一致,表明所提供的方法能够为球头铣刀实现无颤振切削加工提供有力的技术支撑。

关键词：精细积分模态耦合颤振球头铣刀稳定域叶瓣图

基于POVMD和CAF的低转速齿轮箱故障诊断

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振动．测试与诊断 2020年第1期40卷 35-42,201页

作者：李宏坤侯梦凡唐道龙杨蕊王朝阁大连理工大学机械工程学院

针对低转速齿轮箱齿轮故障特征频率低、故障特征频率易被背景噪声淹没,使其难以准确提取的问题,提出了基于参数优化的变分模态分解(parameter optimization variational mode decomposition,简称POVMD)和循环自相关函数(cyclic autocorr... 详细信息

针对低转速齿轮箱齿轮故障特征频率低、故障特征频率易被背景噪声淹没,使其难以准确提取的问题,提出了基于参数优化的变分模态分解(parameter optimization variational mode decomposition,简称POVMD)和循环自相关函数(cyclic autocorrelation function,简称CAF)结合的故障诊断方法。首先,通过POVMD对原始信号进行分解,选用余弦相似度度量选取敏感的本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF);其次,计算其循环自相关函数谱,获得包含调制特征的循环自相关函数谱切片;最后,使用Teager能量算子(Teager energy operator,简称TEO)算法对切片解调,提取故障特征频率。同时将本方法与相关方法进行了对比分析,特征频率提取效果更加显著,仿真信号和实验数据分析验证了该方法的有效性和可靠性。

关键词：变分模态分解循环自相关函数低转速齿轮故障诊断