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深度学习算法下的采摘机器人系统优化研究

农机化研究 2024年第4期46卷 58-62页

作者：张军凯李欣韩俊先赵娟程龙雪河北机电职业技术学院电气工程系河北邢台054000

为了实现苹果采摘的自动化,基于图像深度学习算法,对采摘机器人系统进行优化设计。首先,采用高斯滤波的方法,对摄像头采集的图像进行滤波处理;其次,在VGG16深度学习网络算法的基础上,增加区域推荐学习网络,进而减少识别样本容量,提高识... 详细信息

为了实现苹果采摘的自动化,基于图像深度学习算法,对采摘机器人系统进行优化设计。首先,采用高斯滤波的方法,对摄像头采集的图像进行滤波处理;其次,在VGG16深度学习网络算法的基础上,增加区域推荐学习网络,进而减少识别样本容量,提高识别率;再次,采用单目视觉系统和激光测距器,实现目标苹果的图像坐标向实际空间坐标的转化,并采用双反馈系统实现采摘机械臂控制;最后,对系统进行测试。结果表明:系统具有良好的目标识别精度和机械臂控制精度。

关键词：采摘机器人改进型深度学习网络高斯滤波视觉定位

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航测像控点测量与布设下的智能施药作业研究

农机化研究 2024年第4期46卷 221-224,229页

作者：麻丽明沈海军王贵丽周燕河北机电职业技术学院电气工程系河北邢台054000

以果树喷雾施药智能控制为研究对象,利用植保无人机进行果树施药区域像控点测量,结合激光雷达进行施药区域的精准获取,再利用工控机对像控测量点数据和激光雷达数据进行分析计算,生成施药喷头精准控制指令,并发送至主控制器,驱动喷头推... 详细信息

以果树喷雾施药智能控制为研究对象,利用植保无人机进行果树施药区域像控点测量,结合激光雷达进行施药区域的精准获取,再利用工控机对像控测量点数据和激光雷达数据进行分析计算,生成施药喷头精准控制指令,并发送至主控制器,驱动喷头推杆电机调节电动推杆的位移值,完成施药喷头的智能化控制。试验结果表明:该控制方法能够满足果树树冠的喷雾施药需求,且可对施药喷头进行精准化智能控制。

关键词：智能施药机器人像控点测量主控制器激光雷达

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液压挖掘机斗杆内收流量分配节能设计

液压与气动 2024年第4期48卷 142-150页

作者：高韶坤艾建军保定职业技术学院机电工程系河北保定071000

为解决小型挖掘机挖掘工况(正负载)下斗杆内收速度慢、系统压力高、存在溢流损失等问题,提出一种斗杆内收节能系统,挖掘工况下,使斗杆内收通过节能阀回油,即斗杆内收流量不再生时增大回油面积。给出了该节能系统工作原理和仿真参数,基于... 详细信息

为解决小型挖掘机挖掘工况(正负载)下斗杆内收速度慢、系统压力高、存在溢流损失等问题,提出一种斗杆内收节能系统,挖掘工况下,使斗杆内收通过节能阀回油,即斗杆内收流量不再生时增大回油面积。给出了该节能系统工作原理和仿真参数,基于AMESim搭建了斗杆内收节能系统仿真模型,对比仿真了有无节能阀系统的斗杆内收速度、压力、流量等动态特性,分析了节能阀直径对斗杆内收动态特性的影响效果,进行了系统实际应用可行性分析,挖掘机整机测试有效验证了仿真结论。结果表明:引入节能阀,斗杆内收速度增加18%,斗杆油缸进油压力降低65%;节能阀直径对斗杆内收系统输出流量、回油总流量、系统压力影响不大;通过挖掘机整机测得斗杆内收速度提高19%。

关键词：液压挖掘机斗杆内收流量分配节能阀

SLM成形的空心梯度Gyroid点阵夹层结构力学特性研究

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机械科学与技术 2024年

作者：陈茁张钰张洁张秀礼刘扬河北建材职业技术学院机电工程系东北大学机械工程与自动化学院

极小曲面点阵结构相比常规点阵结构具有更好的力学特性，而点阵结构的空心设计与梯度设计均能够较好的提升其力学性能。本文对典型极小曲面点阵结构：螺旋型(Gyroid)点阵结构进行了空心与梯度相耦合的设计，通过渐变方式与设计方向的不... 详细信息

极小曲面点阵结构相比常规点阵结构具有更好的力学特性，而点阵结构的空心设计与梯度设计均能够较好的提升其力学性能。本文对典型极小曲面点阵结构：螺旋型(Gyroid)点阵结构进行了空心与梯度相耦合的设计，通过渐变方式与设计方向的不同设计了5种不同的空心梯度极小曲面点阵夹层结构，并将原始Gyroid点阵夹层结构作为对照，利用激光选区熔化成形(SLM)技术，选取Ti-6Al-4V钛合金材料进行增材制造，随后通过数值模拟与压缩试验的方式分析空心梯度设计对其力学特性的影响。其结果表明：空心梯度设计可以显著的提高点阵夹层结构的力学强度、弹性模量与能量吸收能力。

关键词：点阵夹层结构空心梯度设计力学性能能量吸收

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下肢外骨骼膝关节优化及人机控制仿真

机械 2024年第7期51卷 74-80页

作者：李赐恩任少蒙孙彦超景娟红程翔杨晋伟河北机电职业技术学院机械工程系河北邢台054000

为使所有人体差异的残疾和运动障碍患者术后达到舒适性康复的目的,避免患者穿戴下肢外骨骼多次尝试的困扰,提出一种快速获取人体步态优化算法,该算法首先以一人身高数据为例结合CGA数据,由四杆机构模拟人体膝关节运动,利用MATLAB优化算... 详细信息

为使所有人体差异的残疾和运动障碍患者术后达到舒适性康复的目的,避免患者穿戴下肢外骨骼多次尝试的困扰,提出一种快速获取人体步态优化算法,该算法首先以一人身高数据为例结合CGA数据,由四杆机构模拟人体膝关节运动,利用MATLAB优化算法得到四杆机构的杆长并得出人体膝关节的瞬心轨迹,将其应用于下肢外骨骼的可调膝关节使人体穿戴外骨骼组成人机模型,但人机耦合的膝关节角装配的机械误差较大。利用ADAMS和MATLAB-Simlink联合仿真的PID控制人机模型,使人机耦合模型的膝关节变化的角度误差尽可能减到最小。人机模型在优化后关节误差由2°减小至0.2°左右,使运动障碍患者在康复过程中达到人机交互舒适性的效果。

关键词：仿生膝关节机构优化算法瞬心轨迹联合仿真舒适性

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平面并联机器人离线PID控制优化研究

机械设计与制造 2024年第5期399卷 156-160页

作者：刘一扬王春燕郑州财经学院机电与汽车工程学院河南郑州450000 河北轨道运输职业技术学院机电系河北石家庄050000

为了使平面并联机器人在闭环控制系统中具有更稳定的控制性能。对此,这里构建了平面五杆并联机器人动力学模型及其控制系统模型,给出了控制系统的增益矢量p。对机器人系统模型进行离线PID控制优化,通过控制增益来设计控制系统中的增益矢... 详细信息

为了使平面并联机器人在闭环控制系统中具有更稳定的控制性能。对此,这里构建了平面五杆并联机器人动力学模型及其控制系统模型,给出了控制系统的增益矢量p。对机器人系统模型进行离线PID控制优化,通过控制增益来设计控制系统中的增益矢量p,从而实现非线性单目标动态优化(NLMODOP)。在NLMODOP中加入动态约束,采用带约束处理机制的差分进化(DE)算法求解平面并联机器人的非线性规划问题,进而处理不稳定的动态优化。对机器人模型中的五个连杆进行仿真实验,并对有无DE算法控制的仿真结果进行了比较。结果表明:相比于无DE算法,采用DE算法下的机器人系统模型的连杆跟踪位移基本无跟踪误差。说明基于差分进化算法的平面并联机器人离线PID控制优化具有较好的控制精度和跟踪性能。

关键词：平面五杆并联机器人离线PID控制优化非线性单目标动态优化差分进化算法

Ti-6Al-4V钛合金环保型阳极氧化及封闭处理研究

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电镀与精饰 2024年第3期46卷 66-74页

作者：苏奥苏运娟河北机电职业技术学院材料与建筑工程系河北邢台054000 中国石油大学(北京)新能源与材料学院北京102249

选用Ti-6Al-4V钛合金作为基体在环保型电解液中制备阳极氧化膜,然后分别浸没在沸水、氟锆酸铵溶液、乙酸钙溶液中对阳极氧化膜进行封闭处理。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪表征和分析未封闭及封闭处理后阳极氧化膜的微观形貌、化... 详细信息

选用Ti-6Al-4V钛合金作为基体在环保型电解液中制备阳极氧化膜,然后分别浸没在沸水、氟锆酸铵溶液、乙酸钙溶液中对阳极氧化膜进行封闭处理。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪表征和分析未封闭及封闭处理后阳极氧化膜的微观形貌、化学成分与物相结构,并配制酸性氯化钠溶液作为腐蚀介质,研究未封闭及封闭处理后阳极氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:与未封闭阳极氧化膜相比,在沸水、氟锆酸铵溶液、乙酸钙溶液中封闭处理后阳极氧化膜中微孔数量减少,化学成分发生变化,耐腐蚀性能进一步提高,但封闭处理未影响阳极氧化膜的物相结构。在乙酸钙溶液中封闭过程中发生化学反应,生成水合二氧化钛、氢氧化钛、氢氧化钙和钛酸钙等多种产物,达到协同封闭效果,赋予封闭处理后阳极氧化膜良好的表面致密性,其耐腐蚀性能好于在沸水、氟锆酸铵溶液中封闭处理后阳极氧化膜,对钛合金的防护作用更强。

关键词： Ti-6Al-4V钛合金环保型阳极氧化封闭处理氟锆酸铵溶液乙酸钙溶液

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高速自适应双稳态折纸软体夹持器设计与分析

组合机床与自动化加工技术 2024年第9期 57-60,66页

作者：张长军杜海彬郭山国杨辉马俊张勇河北机电职业技术学院机械工程系邢台054000 河北机电职业技术学院邢台市先进轧制智能装备技术创新中心邢台054000 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

提出了一种单顶点多折痕(single-vertex and multi-crease,SVMC)的双稳态折纸软体夹持器,具有结构简单、成本低、变形速度快、承载能力强等优点,有效改善了传统模型响应速度慢、夹持效率低等缺陷。该模型基于水弹结构建立,利用球面三角... 详细信息

提出了一种单顶点多折痕(single-vertex and multi-crease,SVMC)的双稳态折纸软体夹持器,具有结构简单、成本低、变形速度快、承载能力强等优点,有效改善了传统模型响应速度慢、夹持效率低等缺陷。该模型基于水弹结构建立,利用球面三角形余弦定理分析了折痕角度之间的关系并建立运动学方程;同时借助扭簧模型探究变形过程中的势能转化规律。分析了折痕长度与初始角度对能力存储和释放过程的影响,并以此为基础优化了模型结构参数。实验结果表明,当受到2.6 N的外部触发力时,软体夹持器可在61 ms内完成从外展姿态到内缩状态的变化,实现对目标表面的快速包络;同时,借助线绳驱动提供更大的夹紧力,完成对目标的高效稳定抓取。此模型可广泛应用于复杂轮廓目标抓取和快速食品分拣领域。

关键词：折纸结构双稳态软体夹持器快速响应抓取

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“机械设计基础”课程思政实践探索

现代农机 2024年第1期 121-123页

作者：马俊杜海彬张华瑾郭山国郭志飞河北机电职业技术学院机械工程系河北邢台054000

课程思政是高校落实立德树人根本任务的重要手段,目前已成为高等教育领域的研究热点。机械设计基础课程是高校工科专业的重要课程,如何在该门课程教学中融入思政元素,提高学生的思想政治素质,成为当前教育改革的重要课题。文章从机械设... 详细信息

课程思政是高校落实立德树人根本任务的重要手段,目前已成为高等教育领域的研究热点。机械设计基础课程是高校工科专业的重要课程,如何在该门课程教学中融入思政元素,提高学生的思想政治素质,成为当前教育改革的重要课题。文章从机械设计基础课程思政实施的必要性和可行性出发,分析机械设计基础课程思政所面临的问题,对课程思政在机械设计基础课程中的实践方法进行探索,并给出实际案例,旨在为高校机械设计基础课程思政建设提供理论指导和实践借鉴。

关键词：课程思政机械设计基础实践探索