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非完整约束大负重比六足机器人多机动态协同编队避障控制策略

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机械工程学报 2024年第1期60卷 284-295页

作者：庄红超王柠董凯伦李卫华周安亮董磊夏怡芦天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 天津职业技术师范大学信息技术工程学院天津300222 哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院威海264209 北京印刷学院机电工程学院北京102600

在多机器人编队任务的现实环境中,不可避免会遇到队形变换的动态编队问题。为提高非结构环境多机器人编队的动态协同避障能力,以大负重比六足机器人的多机器人系统为例,利用非完整约束移动机器人轨迹跟踪的领航者-跟随者编队思想,提出... 详细信息

在多机器人编队任务的现实环境中,不可避免会遇到队形变换的动态编队问题。为提高非结构环境多机器人编队的动态协同避障能力,以大负重比六足机器人的多机器人系统为例,利用非完整约束移动机器人轨迹跟踪的领航者-跟随者编队思想,提出多领航机器人分群一致性编队控制的动态队形变换避障策略。基于代数图论数学基础,设计大负重比六足机器人多机通信拓扑图与拓扑图分析矩阵,建立多领航者分群一致性编队系统的全局动态关系与一致性数学模型,提出多领航机器人分群一致性编队控制的动态队形变换避障策略,基于MATLAB软件实施仿真实验,仿真结果显示虚拟领航机器人发布控制指令使多机系统完成队形变换并顺利通过障碍物环境,验证多机动态协同编队避障控制策略的有效性和泛化能力。所提出的大负重比六足机器人多机动态协同编队避障控制策略,有助于提高非结构环境多机器人系统的地形通过能力。

关键词：非完整约束大负重比六足机器人分群一致性协同编队队形变换

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智能车辆路径跟踪控制方法

控制与决策 2024年第1期39卷 143-150页

作者：李学鋆汪怡平苏楚奇宫新乐黄晋赵晓敏张镇涛武汉理工大学汽车工程学院武汉430070 清华大学车辆与运载学院北京100084 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理... 详细信息

为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理论验证稳态控制律的正确性.为了减小外部干扰对控制性能的影响,提高控制器的可靠性,进一步设计基于车辆侧向位移误差的瞬态控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论验证闭环系统的稳定性.稳态控制律和瞬态控制律构成了非线性的路径跟踪控制器.通过与车辆路径跟踪常用的线性控制器和非线性控制器对比验证所提出控制方法的有效性,线性控制器选用LQR控制器,非线性控制器选用Stanley控制器.仿真结果表明,与LQR控制器相比,所提出控制方法的路径跟踪控制精度、抗干扰性和可靠性更好.与Stanley控制器相比,所提出控制方法具有更好的路径跟踪控制精度和控制收敛速度,且在大曲率路径跟踪过程中具有更好的可靠性.

关键词：智能汽车路径跟踪误差动力学模型非线性控制器

多种能场高性能加工复杂曲面关键技术研究进展

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机械工程学报 2024年第9期60卷 152-167页

作者：吴淑晶王大中谷顾全黄帅董国军郭国强安庆龙李长河上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 上海航天精密机械研究所上海201600 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

综述多能场高性能加工复杂曲面关键技术的最新进展,展示该领域研究成果中的关键科学与技术问题。首先,系统分析了超声振动辅助加工技术、激光加工技术和电火花加工技术等高能场在复杂曲面加工中的应用形式与工艺特点。其次,揭示了电解... 详细信息

综述多能场高性能加工复杂曲面关键技术的最新进展,展示该领域研究成果中的关键科学与技术问题。首先,系统分析了超声振动辅助加工技术、激光加工技术和电火花加工技术等高能场在复杂曲面加工中的应用形式与工艺特点。其次,揭示了电解加工技术、微量润滑绿色辅助加工技术和磁力辅助研磨加工技术等非高能场加工技术对复杂曲面加工效率与表面质量的影响机制。同时,将多个能场的优势相结合,突破多能场应用的关键技术,改善复杂曲面的加工效果。系统分析了多能场复合加工技术中低能场与低能场、高能场与低能场耦合的技术发展现状。最后,分析多能场复合加工技术中能场叠加带来的技术局限性,并对该技术领域未来的发展态势进行展望,为多能场高性能加工复杂曲面的工程应用提供参考。

关键词：多场复合加工复杂曲面薄壁件超声振动加工微量润滑技术电化学加工激光加工

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变转速工况下齿轮裂缝损伤程度识别仿真

机械设计与制造 2024年

作者：何秀媛张国福张炜长春工业大学人文信息学院机械与汽车工程学院长春工业大学机电工程学院

为了提高损伤程度识别精度，提出变转速工况下齿轮裂缝损伤程度识别方法。建立齿轮动力学模型获取齿轮在变转速工况下的动态响应，采用能量法求出齿轮裂缝损伤状态下的时变啮合刚度，以便对不同损伤程度展开响应分析；根据分析结果计算... 详细信息

为了提高损伤程度识别精度，提出变转速工况下齿轮裂缝损伤程度识别方法。建立齿轮动力学模型获取齿轮在变转速工况下的动态响应，采用能量法求出齿轮裂缝损伤状态下的时变啮合刚度，以便对不同损伤程度展开响应分析；根据分析结果计算出表征齿轮裂缝损伤程度的故障频带幅值和啮合频率幅值特征，根据关联性和一致性评价准则对其展开评估，验证其对于齿轮裂缝损伤程度识别的重要性；引入集成学习策略改进SVM，将故障频带幅值与时变啮合刚度作为模型的输入，集成模型将综合多个基础模型的输出结果，得到最终的齿轮裂缝损伤程度分类识别结果。仿真实验结果表明，所提方法能够有效提高齿轮裂缝损伤程度识别精度。

关键词：变转速工况齿轮动力学模型能量法特征评估

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基于混合A*和修正RS曲线融合的路径规划

计算机工程 2024年

作者：张博强陈新明冯天培吴兰刘宁宁孙朋河南工业大学机电工程学院上海工程技术大学机械与汽车工程学院

针对在限定场景内的无人转运车辆在路径规划过程中不能与周围障碍物保持安全距离，导致发生车辆与障碍物发生剐蹭的问题，本文针对混合A*算法提出改进。首先，将提出基于KD-Tree算法的距离代价函数并加到混合A*算法的代价函数中。其次... 详细信息

针对在限定场景内的无人转运车辆在路径规划过程中不能与周围障碍物保持安全距离，导致发生车辆与障碍物发生剐蹭的问题，本文针对混合A*算法提出改进。首先，将提出基于KD-Tree算法的距离代价函数并加到混合A*算法的代价函数中。其次，改变混合A*算法的扩展策略，根据车辆周围环境动态改变节点扩展距离，实现节点的动态扩展，提高算法的节点搜索效率。最后改进混合A*算法的RS曲线生成机制，使生成的RS曲线直线部分与周围障碍物边界保持平行，从而符合厂区内道路行驶要求，再通过对局部路径进行平滑处理，保证路径符合车辆运动学约束的条件下满足路径曲率变化的连续性，从而提高生成路径的质量。经过验证，本文提出的算法与传统算法相比，搜索时间缩短了38.06%，最大曲率减少了25.2%，路径距离障碍物最近距离增加了51.3%，有效提高了混合A*算法生成路径的质量，并能较好的在限定场景中运行。

关键词：限定场景路径规划 KD-Tree 混合A*算法 RS曲线

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基于改进白鲸优化算法的低碳柔性工艺规划

现代制造工程 2024年第1期 80-88页

作者：孔云周学良冷杰武湖北汽车工业学院机械工程学院十堰442002 广东工业大学机电工程学院广州510006

针对数控加工过程的低碳柔性工艺规划问题,建立了以加工过程中机床、刀具和装夹的转换次数和碳排放为目标的优化模型,提出了基于改进白鲸优化算法的求解方法。该算法通过引入变异操作增强其全局搜索能力,并在种群初始化中采用以加工资... 详细信息

针对数控加工过程的低碳柔性工艺规划问题,建立了以加工过程中机床、刀具和装夹的转换次数和碳排放为目标的优化模型,提出了基于改进白鲸优化算法的求解方法。该算法通过引入变异操作增强其全局搜索能力,并在种群初始化中采用以加工资源为导向的启发式规则选择策略与随机生成相结合的方式,以提高初始种群的质量,加快算法的收敛速度。最后,以一个零件的加工信息为测试实例,验证所提模型的可行性,并与其他3种算法进行对比。试验结果表明,所提出的算法能够获得更优解,且具有更快的收敛速度。

关键词：柔性工艺规划碳排放转换次数白鲸优化算法

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生成式预训练模型机器人及其潜力与挑战

中国机械工程 2024年第7期35卷 1241-1252页

作者：张帆谭跃刚武汉理工大学机电工程学院武汉430070

机器人与ChatGPT的融合可形成具有人类智慧特征的“硅智能体”,定义为“生成式预训练模型机器人”。以ChatGPT和机器人的智能融合为对象,阐述了GPT-R的特点、技术趋势及在工业和人类生活中的应用。分析了GPT-R在体力、智力及与人类共融... 详细信息

机器人与ChatGPT的融合可形成具有人类智慧特征的“硅智能体”,定义为“生成式预训练模型机器人”。以ChatGPT和机器人的智能融合为对象,阐述了GPT-R的特点、技术趋势及在工业和人类生活中的应用。分析了GPT-R在体力、智力及与人类共融发展中存在的问题,从GPT-R的本体与智能、法律与安全、社会规则三方面给出相应对策。结合了ChatGPT和机器人技术的GPT-R将拥有越来越广泛的应用场景和越来越大的市场潜力,成为未来人工智能和机器人共融发展的重要方向之一。

关键词：生成式预训练模型机器人人工智能硅智能体共融发展

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氨替代率对柴油发动机的燃烧及排放性能的仿真

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汽车安全与节能学报 2024年第3期15卷 395-401页

作者：胡圣琦王洁蔡云凯祝能武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081 湖北汽车工业学院汽车工程学院十堰442002

内燃机引入氨燃料,有利于减少汽车污染物排放。该文研究了掺氨后的柴油发动机的燃烧品质以及污染物排放性能。针对某商用车柴油发动机,采用发动机缸内Converge仿真分析软件,建立三维仿真模型,分析掺氨能量比为0%~40%的5组燃料的燃烧及... 详细信息

内燃机引入氨燃料,有利于减少汽车污染物排放。该文研究了掺氨后的柴油发动机的燃烧品质以及污染物排放性能。针对某商用车柴油发动机,采用发动机缸内Converge仿真分析软件,建立三维仿真模型,分析掺氨能量比为0%~40%的5组燃料的燃烧及排放性能。结果表明:随着氨替代率的提高,发动机滞燃期有延长趋势,燃烧持续期先缩短后延长,缸内平均温度、缸压下降;CO、NO和碳烟排放显著降低,氨替代率为40%时,CO排放量降低了41.6%,NO排放量降低了68.7%,碳烟排放量降低了17.2%。因而,柴油发动机掺氨燃烧可有效降低排放水平,但需要控制氨能量比例在合理范围以防止燃烧恶化。

关键词：柴油发动机废气减排氨、柴油双燃料替代率燃烧特性排放特性

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功率电子器件中金属材料回收技术综述与展望

中国有色金属学报 2024年第2期34卷 503-528页

作者：刘爱炜贾强王乙舒胡广文籍晓亮郝娟娟吴玉锋郭福北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京信息科技大学机电工程学院北京100192

在碳中和目标下,可再生能源发电、智能电网、新能源汽车等技术的推广极大地加快了高功率密度、高工作频率电子器件的应用,其中,新能源汽车逐渐进入退役高峰,将会使其下游零部件之一的功率电子器件迎来报废高峰。功率电子器件中的基板材... 详细信息

在碳中和目标下,可再生能源发电、智能电网、新能源汽车等技术的推广极大地加快了高功率密度、高工作频率电子器件的应用,其中,新能源汽车逐渐进入退役高峰,将会使其下游零部件之一的功率电子器件迎来报废高峰。功率电子器件中的基板材料、金属化层以及连接材料中金属资源种类丰富,具有极高的回收利用价值。本文面向碳中和情景,聚焦典型功率电子器件功能、结构、组成特性,基于现有金属资源化技术进行详细讨论并展望,重点梳理了Si基芯片材料、贱金属(Cu、Ni、Sn等)和贵金属(Au、Ag等)的回收技术,总结了针对功率电子器件的整体回收流程,为未来功率电子器件大规模退役及金属回收提供技术部署。

关键词：功率电子器件回收资源利用冶金过程贵金属富集有价金属分离芯片材料回收

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