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一种面向地下管网环境的多机器人路径规划算法

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机器人 2024年第1期46卷 94-104,117页

作者：贺志刚毛剑琳杨邹张凯翔张书凡付丽霞昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

多台机器人在地下管网执行任务时由于各通道只能允许一台机器人通过,可能因此出现大量的终点封堵和位置互锁问题,目前的路径规划算法无法有效解决此类问题。对此,本文提出一个具有中间点的动态优先级SIPP(安全间隔路径规划)算法,命名为D... 详细信息

多台机器人在地下管网执行任务时由于各通道只能允许一台机器人通过,可能因此出现大量的终点封堵和位置互锁问题,目前的路径规划算法无法有效解决此类问题。对此,本文提出一个具有中间点的动态优先级SIPP(安全间隔路径规划)算法,命名为DPiSIPP。首先引入确定性重新调度方法,使遭遇终点封堵问题的机器人能得到优先规划从而解除封堵。然后,对出现位置互锁问题的机器人添加一个中间点进行分段规划,以此直接解除互锁关系或将位置互锁问题转化为终点封堵问题来解决。实验结果表明,在地下管网场景下,DPiSIPP算法的求解成功率相较于Anytime SIPP算法、WSIPPd(具有重复状态的加权SIPP)算法和增强型CBS(基于冲突的搜索)算法最高分别可提升30%、30%和10%左右,这说明本文算法在求解能力上明显优于上述算法。

关键词：多机器人路径规划终点封堵位置互锁确定性重新调度中间点 SIPP(安全间隔路径规划)算法

环保型Al_(2)O_(3)纳米流体的氧化稳定性和黏度特性

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功能材料 2024年第9期55卷 9102-9110页

作者：龚湫吴张永朱启晨蒋佳骏谢志伟昆明理工大学机电工程学院昆明650500

玉米油作为纳米流体基液存在易氧化问题,特丁基对苯二酚的添加有望提高玉米油抗氧化性能。以玉米油作为基液,Al_(2)O_(3)作为纳米颗粒,以特丁基对苯二酚为抗氧化剂,制备新型环保型纳米流体,研究其沉降稳定性和抗氧化特性。从颗粒粒径、... 详细信息

玉米油作为纳米流体基液存在易氧化问题,特丁基对苯二酚的添加有望提高玉米油抗氧化性能。以玉米油作为基液,Al_(2)O_(3)作为纳米颗粒,以特丁基对苯二酚为抗氧化剂,制备新型环保型纳米流体,研究其沉降稳定性和抗氧化特性。从颗粒粒径、颗粒质量分数、抗氧化剂种类、抗氧化剂添加量等角度,研究不同时间下纳米流体的氧化产物含量与黏度。结果表明,不加入分散剂、100 mL玉米油、Al_(2)O_(3)纳米颗粒粒径为20 nm、颗粒质量分数为1.1083%,制得的纳米流体沉降稳定性最佳。添加0.7%特丁基对苯二酚的纳米流体具有最优的抗氧化性能,特丁基对苯二酚分子中存在2个酚羟基,2个酚羟基分别提供1个氢离子,在玉米油中形成稳定的醌类化合物,使得玉米油的氧化速率变缓。添加特丁基对苯二酚的含量在小于0.4%时,特丁基对苯二酚的含量不足以有效延缓油脂的氧化反应。当特丁基对苯二酚添加量超过0.7%时,仅能够小幅度的提高纳米流体的抗氧化性能,氧化诱导时间增长缓慢,相反会大幅度的增加纳米流体的黏度。制备的纳米流体具有环保、抗氧化性能好的特点,能够有效地减缓氧化物质的生成。此研究有助于环保型纳米流体抗氧化研究的进一步发展。

关键词：环保型纳米流体抗氧化特性沉降稳定性抗氧化剂酚羟基黏度

环保型植物复合油基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)磁流体的稳定性和低温流变性

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功能材料 2024年第5期55卷 5195-5202页

作者：龚湫吴张永张刚朱启晨蒋佳骏昆明理工大学机电工程学院昆明650500

植物油作为纳米磁流体基载液存在不良冷流动行为问题,聚甲基丙烯酸酯的添加有望降低植物油倾点和提高植物油基磁流体低温流动性。以聚α-烯烃(PAO-8)和玉米油作为复合基载液,以聚甲基丙烯酸酯为降凝剂,制备新型环保型磁流体,研究其沉降... 详细信息

植物油作为纳米磁流体基载液存在不良冷流动行为问题,聚甲基丙烯酸酯的添加有望降低植物油倾点和提高植物油基磁流体低温流动性。以聚α-烯烃(PAO-8)和玉米油作为复合基载液,以聚甲基丙烯酸酯为降凝剂,制备新型环保型磁流体,研究其沉降稳定性。从磁场、温度、Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)质量分数、PAO-8、降凝剂添加量等角度,利用旋转粘度计研究了不同温度下纳米磁流体的低温流动性能。结果表明不采用表面活性剂、100 mL玉米油和25%的PAO-8的混合物作为复合基载液、Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)质量分数为0.767%,制得的纳米磁流体沉降稳定性最佳。添加0.5%聚甲基丙烯酸酯的磁流体具有更好的低温流动性能,倾点达到-36℃。无磁场条件下,当温度低于-25℃时,磁流体黏度骤增,呈指数上升趋势,磁流体低温流动性变差;磁场条件下,纳米磁流体的黏度与磁场强度呈正相关,且磁场强度大于20 mT时黏度曲线变化明显。制备的纳米磁流体具有环保、低温流动性能好的特点,可应用于低温工况,研究有助于环保型磁流体低温应用的进一步发展。

关键词：环保型磁流体复合基载液降凝剂沉降稳定性黏度

低温液压油基纳米磁流体的制备与流变特性研究

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功能材料 2024年第6期55卷 6138-6147页

作者：朱启晨吴张永蒋佳骏李翔莫子勇昆明理工大学机电工程学院昆明650500

如何在纳米磁流体的磁流变效应和沉降稳定性之间取得平衡是值得研究的问题,增大颗粒尺寸可能是解决这一问题很好的选择。采用可控的化学共沉淀法合成了粒径约为25 nm的Fe_(3)O_(4)磁性颗粒,并对其进行了物相分析和磁性能表征。以肉豆蔻... 详细信息

如何在纳米磁流体的磁流变效应和沉降稳定性之间取得平衡是值得研究的问题,增大颗粒尺寸可能是解决这一问题很好的选择。采用可控的化学共沉淀法合成了粒径约为25 nm的Fe_(3)O_(4)磁性颗粒,并对其进行了物相分析和磁性能表征。以肉豆蔻酸为表面活性剂、RP4350型航空液压油为分散相制备了纳米磁流体,其在强磁场下能长时间保持稳定,适用温度范围为-35~95℃。研究了纳米磁流体磁流变特性随磁场强度和温度的变化规律。结果表明,在低温和强磁场的作用下,纳米磁流体具有更大的屈服应力,最高可达0.16 kPa,即使在屈服以后,样品也能表现出更强的磁黏效应。采用振幅扫描对纳米磁流体动态流变特性进行了测试。磁场强度的增大和温度的降低可以有效增强纳米磁流体的抗剪切能力,从而导致储能模量的升高;线性粘弹性(LVE)区、储存模量和损失模量的交叉点也均会向更高应变幅值移动。这些发现有助于大颗粒在纳米磁流体中的研究,可以为其在更宽温度中的应用提供指导。

关键词：纳米磁流体沉降稳定性磁流变特性粘弹性温度

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结合布朗力与范德华力的磁流变液沉降模拟

功能材料 2024年第6期55卷 6095-6100页

作者：吕彤辉魏镜弢李伊伦吴张永昆明理工大学机电工程学院昆明650504

为提升磁流变液沉降稳定性的研究效率,改善只能通过实验检测磁流变液沉降性能的现状,本文通过动力学方法模拟磁性颗粒的微观力学模型,提出了无磁场条件下的磁流变液沉降模拟方法,并以基于电感的沉降检测实验验证了模拟方法的有效性。磁... 详细信息

为提升磁流变液沉降稳定性的研究效率,改善只能通过实验检测磁流变液沉降性能的现状,本文通过动力学方法模拟磁性颗粒的微观力学模型,提出了无磁场条件下的磁流变液沉降模拟方法,并以基于电感的沉降检测实验验证了模拟方法的有效性。磁流变液的沉降过程是在无磁场环境下进行的,因此,文章在磁场条件下磁流变液微观力学模型的基础上,引入布朗力与范德华力的作用,去除了磁场对磁性颗粒的影响,并提出了考虑布朗力与范德华力的磁流变液沉降模拟方法;将磁流变液的各项参数代入到前文提出的磁流变液沉降模拟方法中,并与基于电感的磁流变液沉降检测实验数据进行对比,以验证所提方法的有效性。结果表明,引入布朗力与范德华力的磁流变液沉降模拟方法可以较为准确地预测磁流变液的沉降速率,有效解决当前磁流变液沉降稳定性研究耗时较长的缺点。

关键词：磁流变液数值模拟沉降稳定性布朗力范德华力

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海水基纳米流体分散稳定性和黏度特性研究

功能材料 2024年第6期55卷 6088-6094页

作者：李翔吴张永蒋佳骏朱启晨蔡晓明莫子勇昆明理工大学机电工程学院昆明650500

以海水为基础液的纳米流体,可作液压介质应用于海洋液压设备,解决传统液压油因海水侵入引起的油液变质问题。以天然海水为基础液,通过两步法制备海水基SiC纳米流体,采用单一变量法探究不同组分配比纳米流体的分散稳定性和黏度特性。结... 详细信息

以海水为基础液的纳米流体,可作液压介质应用于海洋液压设备,解决传统液压油因海水侵入引起的油液变质问题。以天然海水为基础液,通过两步法制备海水基SiC纳米流体,采用单一变量法探究不同组分配比纳米流体的分散稳定性和黏度特性。结果表明,NaCl会破坏颗粒双电层,降低纳米流体稳定系数,但表面活性剂CMC可吸附在SiC颗粒表面提供空间位阻,使稳定系数在10 d内维持在0.9左右。同时,验证了SiC粒径在40 nm,质量分数在1%左右,CMC质量分数在2%左右,纳米流体分散稳定性最佳。海水基纳米流体的黏度随颗粒添加量的增加而增大,在质量分数>1%时,上升趋势减缓;随着CMC添加量的增多,影响了纳米流体中的微结构,使海水基纳米流体的黏度随CMC质量分数增加而上升,上升趋势为平缓-急剧-平缓;受布朗运动的影响,黏度与温度呈负相关;纳米流体黏度随NaCl质量分数的增加而下降,下降趋势先快后慢。制备的海水基纳米流体具有较好的分散稳定性,可通过调控组分配比得到所需黏度,有助于纳米流体技术的进一步发展。

关键词：海水基纳米流体碳化硅分散稳定性黏度特性液压介质

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SiC表面水滴型微织构的水润滑特性研究

表面技术 2024年第1期53卷 96-104页

作者：王鹏洋龙威赵章行毛文元乔妍昆明理工大学机电工程学院昆明 650500 昆明理工大学化学工程学院昆明 650500

目的提高水润滑条件下SiC陶瓷的摩擦性能.方法通过对剪切力矩和摩擦因数的测试和计算,结合扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察试件表面的磨痕形貌及元素含量分布,分析转速、载荷和织构排布方式对变深度水滴型织构在SiC表面摩擦因数、磨... 详细信息

目的提高水润滑条件下SiC陶瓷的摩擦性能.方法通过对剪切力矩和摩擦因数的测试和计算,结合扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察试件表面的磨痕形貌及元素含量分布,分析转速、载荷和织构排布方式对变深度水滴型织构在SiC表面摩擦因数、磨损特征和摩擦化学反应的影响规律.结果在变深度动压弹流润滑和摩擦化学反应的协同作用下,单侧水滴型织构试件在润滑介质从小端流向大端时可以实现更好的润滑性能,并且随着转速从200 r/min升至900 r/min,稳定摩擦因数从0.004增至0.068,远低于相同工况下斜槽型织构和无织构的光滑表面试件.对于水滴型织构,当润滑介质从大端流向小端时,其呈现的摩擦因数与无织构表面光滑试件的摩擦因数相近,维持在0.014～0.114.双侧水滴型织构在重载时具有更优异的润滑减摩效果,在200～900 r/min的转速范围内,能够提供稳定且较小的摩擦因数.结论在SiC材料表面设计具有变深度特征的水滴型织构,可以有效提高系统的润滑减摩效果,特别是当润滑介质从织构较浅处流向较深处时,可以促进SiC试件表面的摩擦化学反应,生成的氧化物薄膜会覆盖在试件表面形成保护层,使SiC陶瓷的摩擦学行为得到改善.

关键词：碳化硅水滴型织构摩擦因数摩擦化学反应动压弹流润滑

来源：博看期刊评论

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基于参数辨识的并联机器人误差模型研究

农业机械学报 2024年第7期55卷 439-448,458页

作者：梁鸿键陈南霆陈明方胡俊楠武学岩吕娟昆明理工大学机电工程学院昆明650500 西安交通大学电气工程学院西安710049

误差模型是保障机器人定位精度的重要前提,本文提出了一种基于参数辨识的并联机器人误差模型验证方法。搭建参数辨识模型以获取机器人实际结构参数,使用偏微分理论建立实际误差模型,并对模型中的误差参数进行定量分析。随后将各误差参... 详细信息

误差模型是保障机器人定位精度的重要前提,本文提出了一种基于参数辨识的并联机器人误差模型验证方法。搭建参数辨识模型以获取机器人实际结构参数,使用偏微分理论建立实际误差模型,并对模型中的误差参数进行定量分析。随后将各误差参数对末端执行器位姿的影响映射到关节输入量上,从而驱动机器人执行误差模型验证实验。以3-PUU并联机器人为对象进行误差分析并开展实验验证,对比激光跟踪仪采集的末端执行器位置数据与误差模型分析结果,结果表明两者之间最大偏差为0.50 mm,平均偏差在0.31 mm以内,验证了所建误差模型的合理性与正确性。

关键词：并联机器人参数辨识误差分析误差模型

液态Ag-O系表面张力和表面过剩量的理论计算

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过程工程学报 2024年第4期24卷 453-461页

作者：李天骕刘剑雄单显祥李堪鹏昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

本工作利用表面能与内聚能的比例关系,计算了液态Ag的表面张力和表面过剩熵。结果显示,随着温度的升高,表面张力近似线性下降,表面过剩熵也逐渐减小,这表明液态Ag表面总是保持有序结构。在此基础上,证明了Ag-O系具有理想溶体性质,并简化... 详细信息

本工作利用表面能与内聚能的比例关系,计算了液态Ag的表面张力和表面过剩熵。结果显示,随着温度的升高,表面张力近似线性下降,表面过剩熵也逐渐减小,这表明液态Ag表面总是保持有序结构。在此基础上,证明了Ag-O系具有理想溶体性质,并简化了Butler方程,修正了液态Ag-O系表面张力关于氧气压力和温度的预测模型。结果表明,当氧气压力低于10 kPa时,液态Ag-O系的表面张力与温度呈负相关;而当氧气压力高于10 kPa时,随着温度的升高,表面张力呈现先增大后减小的趋势。此外,还探究了O原子的表面偏析行为。研究发现,表面偏析因子与温度和氧气压力均呈负相关,在较低的温度和氧气压力下,O原子倾向富集于表面。

关键词： Ag-O系 Butler方程理想溶体近似表面张力表面过剩