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丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器设计与试验

农业机械学报 2025年第1期56卷 151-163页

作者：和贤桃齐浩君张东兴杨丽崔涛张凯良桑兴超中国农业大学工学院农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室

为提高排种器在大坡度倾斜工况下的播种质量，设计了一种丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器。通过分析影响水平圆盘式排种器性能的因素，设计了异端面斜向型孔和环形分区壳体，并确定了其关键结构参数；设计了排种盘双侧充种斜面以提高种... 详细信息

为提高排种器在大坡度倾斜工况下的播种质量，设计了一种丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器。通过分析影响水平圆盘式排种器性能的因素，设计了异端面斜向型孔和环形分区壳体，并确定了其关键结构参数；设计了排种盘双侧充种斜面以提高种子群流动性和充种性能。以型孔小端面直径、导种斜面倾角、排种盘转速为试验因素，以合格指数、漏播指数和重播指数为评价指标，开展二次正交旋转回归组合试验并进行参数优化，结果表明：当小端面直径为11.25 mm、导种斜面倾角为57.43°、排种盘转速为10.56 r/min时，合格指数为94.77%、漏播指数为1.47%、重播指数为3.86%,满足玉米精量播种要求。在优化参数下进行了排种器倾斜工况性能试验(倾斜方向设置为前倾、后倾、左倾和右倾，倾斜角为6°、12°、18°),结果表明：对比无充种斜面的排种盘，带有双侧充种斜面的排种盘无论倾斜方向或角度如何变化(0°～18°),排种器合格指数均大于93%,漏播指数均小于4%,且差异性较小。该排种器可为丘陵山区玉米播种机研发和应用提供参考。

关键词：玉米水平圆盘式排种器丘陵坡地精量播种

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基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手

机器人 2025年第1期47卷 22-31页

作者：项升张炜韦中杨扬孙聪刘振南京信息工程大学江苏南京210044 东北大学辽宁沈阳110819 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室黑龙江哈尔滨150080

现有双稳态抓手通常只有单一的抓取、锁定和释放目标物体的工作模式,限制了其应用的灵活性。为此,本文提出了一种基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手。抓手的夹持表面为弹性带,通过带的包裹可以被动适应不同外形的抓取物。支持夹... 详细信息

现有双稳态抓手通常只有单一的抓取、锁定和释放目标物体的工作模式,限制了其应用的灵活性。为此,本文提出了一种基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手。抓手的夹持表面为弹性带,通过带的包裹可以被动适应不同外形的抓取物。支持夹持表面的手指骨架为刚性连杆组成的可调双稳态机构,其通过弹性圈进行储能。抓手还具有一根由离合器控制的主动绳索,可对弹性带进行能量调节。通过协调控制双稳态机构和主动绳索可调节抓手的能量,抓手具有触发跳变关闭、可控抓取和物体弹射等不同工作模态。建立了抓手触发力的解析模型,并通过动力学仿真和实验对设计参数进行分析,优化选取了弹性元件的刚度和自由长度。在不同工作模态下进行了样机实验,实验结果表明从初始状态切换到触发状态时触发力的调节范围为0.1~1.1 N,对直径30 mm、质量10 g的圆柱体的水平弹射距离可达3.35 m。

关键词：双稳态机构多模态抓手刚柔混合机构弹射

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TC4表面织构化DLC薄膜摩擦学特性研究

表面技术 2025年第1期54卷 161-170页

作者：崔坤杰孙耀陈祖亮王涛时礼平李蒙特种重载机器人安徽省重点实验室安徽马鞍山243002 安徽工业大学安徽马鞍山243002 安徽工业大学芜湖技术创新研究院安徽芜湖241002

目的研究TC4钛合金基体表面织构设计对类金刚石薄膜(DLC)的摩擦学性能影响。方法利用激光加工和物理气相沉积组合技术,在TC4钛合金表面制备凹坑织构阵列与DLC薄膜的复合结构,研究其在甘油溶液下的协同摩擦学性能。通过微观划痕和纳米压... 详细信息

目的研究TC4钛合金基体表面织构设计对类金刚石薄膜(DLC)的摩擦学性能影响。方法利用激光加工和物理气相沉积组合技术,在TC4钛合金表面制备凹坑织构阵列与DLC薄膜的复合结构,研究其在甘油溶液下的协同摩擦学性能。通过微观划痕和纳米压痕试验对织构化DLC薄膜进行力学性能表征,利用ABAQUS对有无织构下DLC薄膜的失效过程进行仿真对比分析。结果表面织构可以有效地增加TC4表面DLC薄膜“低摩擦”效应的作用时间,延长其使用寿命。不同织构参数设计对DLC薄膜耐磨时间有显著影响,其中直径200μm、面积率20%的织构化DLC薄膜的性能最佳,对比光滑DLC薄膜,其耐磨寿命提升了7.52倍。力学表征及仿真分析表明,表面织构增强了DLC薄膜与TC4基体之间的“机械锁合”程度,并存在“应力扩散”现象,能够有效提升DLC薄膜与TC4基体间的力学性能。对比光滑DLC薄膜,织构化DLC薄膜试样涂层与基体之间的结合力最大可提升1.9倍。结论表面织构化设计可以有效地提升DLC薄膜与基体的力学性能,在摩擦过程中调节接触界面的应力分布,增强DLC薄膜耐磨性能,延长DLC薄膜使用寿命。研究结果将为新型人工关节表面设计提供理论支撑。

关键词： Ti-6Al-4V 类金刚石薄膜表面织构复合处理力学行为摩擦磨损性能

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基于改进粒子滤波的声图像多目标跟踪方法

上海交通大学学报 2013年第12期47卷 1848-1855页

作者：马珊张铁栋庞永杰万磊水下机器人技术重点实验室哈尔滨150001

针对利用声图像实现水下多目标跟踪问题,提出一种改进的粒子滤波多目标跟踪算法.通过引入联合概率数据关联算法,建立了联合概率数据关联-粒子滤波算法模型,使粒子权值中得以反映量测与目标轨迹间的关联概率,有效保证了各目标跟踪轨迹的... 详细信息

针对利用声图像实现水下多目标跟踪问题,提出一种改进的粒子滤波多目标跟踪算法.通过引入联合概率数据关联算法,建立了联合概率数据关联-粒子滤波算法模型,使粒子权值中得以反映量测与目标轨迹间的关联概率,有效保证了各目标跟踪轨迹的连续性.采用了包含距离及角度的双重跟踪门得到确定矩阵,使跟踪精度得以提高.补充了轨迹起始及轨迹终结方法,以对跟踪过程进行完善.最后,通过水下多目标跟踪试验,对比分析了不同数据关联算法的试验结果,验证了所提方法的有效性,为基于前视声纳的多目标跟踪提供了一种更为有效的方式.

关键词：联合概率数据关联粒子滤波目标跟踪前视声纳

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水下地形匹配定位置信区间估计

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第6期44卷 830-836,916页

作者：王汝鹏李晔马腾丛正贡雨森张强哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室

地形匹配定位(terrain aided position,TAP)的似然函数反映了AUV(autonomous underwater vehicle)的位置在空间中的分布概率,由于地形的强非线性、随机性以及测量误差的非高斯分布使得似然函数也表现出非高斯分布的特点。TAP的误差与局... 详细信息

地形匹配定位(terrain aided position,TAP)的似然函数反映了AUV(autonomous underwater vehicle)的位置在空间中的分布概率,由于地形的强非线性、随机性以及测量误差的非高斯分布使得似然函数也表现出非高斯分布的特点。TAP的误差与局部地形特征和地形测量误差密切相关,由于现有的方法未考虑局部地形特征,仅考虑了测量误差的统计置信区间,使得TAP置信区间的估计结果明显偏小。为解决TAP置信区间的估计问题,建立了TAP定位点的跳变模型。设TAP定位点X^p可以向搜索区间内任一点跳变,且向某一点的跳变概率与该点的似然函数值正相关,X^p向某一点跳变的置信度小于α时,认为x~α不会向该点跳变,该点设为置信区间的边界点。另外,设地形匹配定位点的置信区间内匹配残差平方和函数为二次曲面,而X^p视为该曲面的待估计参数,则可以通过曲面参数的置信区间估计方法获得1-α置信度下的置信区间。新方法得到的置信区间范围大于现有的估计方法,试验结果表明,测量波束较少时,置信区间估计会出现异常,增加测量波束可以提高潮差和测量误差的估计精度,从而提高置信区间的估计精度,但测量误差非高斯分布条件下的补偿方法仍然需要进一步研究。

关键词： AUV 地形匹配定位置信区间估计地形匹配定位置信度地形匹配残差

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一种多模式轮腿移动机器人的设计与分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 12-23页

作者：李晋馥于泽连宾宾天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一... 详细信息

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一般.且机身易与障碍物发生碰撞,无法在具备良好的爬坡能力的同时保证跨越障碍物的效率.针对上述问题,本文提出了一种采用多连杆可变形机构作为机身的轮腿式移动机器人.在设计机器人轮腿及可变形机身的基础上,建立机器人整体运动学模型,据此规划机器人3种运动模式:同步步态、翻滚步态和蜷曲-伸展步态.开展机器人在典型地形(平坦地面、松软地形、上升坡度、下降坡度、障碍物)下的运动性能分析,揭示机器人结构参数与地形特征(爬坡角度、障碍物高度)映射关系.最后基于理论分析结果搭建物理样机并开展实验.实验结果表明,本文所设计的多模式轮腿移动机器人的最大爬坡角度和越障高度分别为44°和28 mm,具有良好的爬坡能力与越障性能.此外,得益于多模式运动特点,机器人在包含平坦地面及松软地形在内的多地形下均具有良好的通过性,验证了机器人方案的可行性.本文为多模式轮腿运动机器人的设计与应用提供有益参考.

关键词：多模式移动机器人轮腿式移动机器人运动学建模实验研究

无人艇重定义无模型自适应艏向控制方法与试验

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哈尔滨工程大学学报 2020年第1期41卷 37-43页

作者：廖煜雷杜廷朋付悦文姜权权陈启贤姜文哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室

针对不确定性影响下无人艇的艏向控制问题,本文提出一种适用于无人艇的改进无模型自适应艏向控制方法,分析紧格式无模型自适应控制方法及其在无人艇艏向控制应用中的失效问题,针对无人艇艏向控制子系统的特殊动力学特性,引入重定义输出... 详细信息

针对不确定性影响下无人艇的艏向控制问题,本文提出一种适用于无人艇的改进无模型自适应艏向控制方法,分析紧格式无模型自适应控制方法及其在无人艇艏向控制应用中的失效问题,针对无人艇艏向控制子系统的特殊动力学特性,引入重定义输出增益,提出重定义输出无模型自适应艏向控制方法,理论分析表明该方法可以使无人艇的艏向控制子系统满足无模型自适应控制理论的“拟线性”假设条件,通过仿真试验和“海豚-Ⅱ”小型无人艇的外场试验,验证了该方法的有效性和实用性。

关键词：无人艇艏向控制无模型自适应控制重定义输出伪偏导数不确定影响自适应控制

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基于无束缚压力传感器的睡姿实时监测系统

传感器与微系统 2025年第03期 120-124页

作者：赵海文赵悦焜齐德瑄李磊王佳阔郭士杰河北工业大学机械工程学院河北省机器人感知与人机融合重点实验室

实时睡姿监测可用于睡姿改善和疾病预防。针对睡姿监测的实时性问题，设计了睡姿实时监测系统。基于自行研发的床单式柔性压力传感器进行数据采集，使用YOLOv5对预处理后得到的数据集进行训练和测试，通过LabVIEW和Python通信接口，搭... 详细信息

实时睡姿监测可用于睡姿改善和疾病预防。针对睡姿监测的实时性问题，设计了睡姿实时监测系统。基于自行研发的床单式柔性压力传感器进行数据采集，使用YOLOv5对预处理后得到的数据集进行训练和测试，通过LabVIEW和Python通信接口，搭建实时监测系统，调用训练好的神经网络模型，并将睡姿识别结果显示在LabVIEW前端页面中。实验结果表明：该实时监测系统测试集识别准确率达到了99.7%,整晚睡眠实验准确率为96.2%,从开始采样到识别结果显示到前端页面的时间不超过70 ms,综合高准确率和高处理速度两大优点，且在睡姿监测的基础上增加了对于体动的监测，为建立功能完善的智能无人护理系统奠定基础。

关键词：睡姿实时监测系统无束缚柔性压力传感器体动

基于多特征空间自适应网络的谐波减速器故障诊断

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振动工程学报 2025年第2期38卷 432-440页

作者：陈仁祥张晓李嘉琳杨宝军张旭重庆交通大学交通工程应用机器人重庆市工程实验室重庆400074 重庆智能机器人研究院重庆400714

由于多测点位置不同引起的数据分布差异造成谐波减速器故障诊断效果不佳,提出基于多特征空间自适应网络(multiple feature spaces adaptation network,MFSAN)的谐波减速器故障诊断方法。对谐波减速器振动信号进行连续小波变换,以构造时... 详细信息

由于多测点位置不同引起的数据分布差异造成谐波减速器故障诊断效果不佳,提出基于多特征空间自适应网络(multiple feature spaces adaptation network,MFSAN)的谐波减速器故障诊断方法。对谐波减速器振动信号进行连续小波变换,以构造时频图来描述其运行状态特征。将不同位置传感器所测数据划分为多个源域数据和目标域数据映射到不同特征空间,得到不同测点位置下的特征表示。利用自适应网络将源域中学习到的知识自动应用到目标域,以自动对齐特定领域的特征分布,从而学习多个域不变表示。利用领域特定的决策边界来对齐分类器的输出,从而有效减少因传感器位置差异引起的数据分布差异。在工业机器人谐波减速器诊断实验中,所提诊断方法达到了99.72%的准确率,高于其他对比方法,验证了所提诊断方法的有效性和可行性。

关键词：故障诊断谐波减速器连续小波变换多特征空间自适应