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预测抓握力和振动传递的手-臂系统生物动力学模型

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声学学报 2024年第2期49卷 194-201页

作者：王遵铭邱毅郑旭刘迟浙江大学能源工程学院杭州310027

针对手-臂的振动问题,提出了一种手-臂混合模型来计算不同抓握力下叉车方向盘传递给手-臂的振动。该模型由肩膀、上臂、前臂和手组成,通过具有刚度和阻尼的关节连接。手部模型包含手掌和五个手指,每个手指的远端、近端和掌指端通过旋转... 详细信息

针对手-臂的振动问题,提出了一种手-臂混合模型来计算不同抓握力下叉车方向盘传递给手-臂的振动。该模型由肩膀、上臂、前臂和手组成,通过具有刚度和阻尼的关节连接。手部模型包含手掌和五个手指,每个手指的远端、近端和掌指端通过旋转关节相互连接,在手指关节上施加力矩来模拟抓握手柄时的主动肌肉力。通过调整模型材料参数以匹配手和手臂在抓握手柄时的接触压力和振动。将标定后的模型应用于某叉车方向盘对手臂系统振动传递率进行预测,结果表明所建立的考虑抓握力和手与手柄接触条件的模型能够预测车辆驾驶员手臂系统的振动传递。

关键词：手-臂生物动力学模型振动传递率接触压力抓握力

仰卧人体在三轴单向全身振动激励下的振动传递特性

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声学学报 2024年第2期49卷 202-208页

作者：陈晨旭邱毅刘迟郑旭浙江大学能源工程学院杭州310027

研究了人体仰卧姿态下,振动的幅值大小和输入方向对人体头部和胸部振动传递率的影响。分别采用频率范围为0.5~20 Hz,振动幅值为0.2~0.8 m/s^(2)r.m.s.的纵向、横向和垂直单轴随机振动激励,测量了12名男性被试者自振源至头部和胸部的振... 详细信息

研究了人体仰卧姿态下,振动的幅值大小和输入方向对人体头部和胸部振动传递率的影响。分别采用频率范围为0.5~20 Hz,振动幅值为0.2~0.8 m/s^(2)r.m.s.的纵向、横向和垂直单轴随机振动激励,测量了12名男性被试者自振源至头部和胸部的振动传递特性。结果表明,人体头部和胸部振动传递率的共振频率在纵向方向上大约为4 Hz,在横向方向上大约为2.4 Hz,而在垂直方向上头部和胸部传递率的共振频率并不相同。在纵向激励下,仰卧人体各部位振动传递率随振幅变化而表现出的非线性特征最为明显。

关键词：仰卧人体全身振动传递率非线性

侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体生物动力学特性

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声学学报 2024年第2期49卷 183-193页

作者：林泽峰林杰威郑旭刘迟邱毅浙江大学能源工程学院杭州310027 天津大学机械工程学院天津300354

研究了侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体动力学特性。测取了8名被试者在单轴随机侧倾振动下的动力学响应,通过人椅交界面处的角加速度和力矩定义了视在惯量,识别了人体在侧倾方向上位于1 Hz和2.5 Hz方向的两阶共振。随后引入垂向振动,对侧... 详细信息

研究了侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体动力学特性。测取了8名被试者在单轴随机侧倾振动下的动力学响应,通过人椅交界面处的角加速度和力矩定义了视在惯量,识别了人体在侧倾方向上位于1 Hz和2.5 Hz方向的两阶共振。随后引入垂向振动,对侧倾-垂向双轴激励下的人体响应开展频响函数分析与偏相干分析,分析了人体垂向响应与侧倾响应的耦合关系。研究发现,侧倾振动在0~10 Hz测试频率范围内对人体动力学响应特性几乎没有影响,垂向振动在两阶侧倾共振频率附近对包括模态频率、视在惯量幅值等侧倾动力学特性几乎没有影响。最后,面向侧倾与垂向振动激励,建立了人体动力学模型并识别了其中的动力学参数,实现了单一模型对双轴激励下人体响应的预测。

关键词：全身振动视在惯量生物动力学双轴振动

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足式机器人触地检测方法的研究综述

浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 334-348页

作者：姜晓勇应凯健吴起威魏璇浙江科技学院机械与能源工程学院浙江杭州310000 浙江大学机械工程学院浙江杭州310058

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响.总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法.归纳地面湿滑、地面松... 详细信息

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响.总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法.归纳地面湿滑、地面松软以及非足端触地这3种特殊场景中的触地检测方法.分析触地检测技术的应用场景,具体包括运动控制的需要、导航中的应用、地形与地质的感知这三大应用场景.指出硬件改进和集成、多模态触地检测、多传感器融合化触地检测以及智能化触地检测这四大触地检测方法相关的发展趋势,总结各触地检测算法之间的具体关联,为触地检测后续技术的发展及触地检测的具体应用提供指导.

关键词：足式机器人触地检测力传感器状态估计足端力估计

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温室大跨度薄膜风筒送风特性模拟及试验研究

农业工程学报 2024年第15期40卷 204-211页

作者：陆绪颖余春江浙江大学能源工程学院杭州310027

现代大型温室普遍使用送风末端为长距离柔性薄膜风筒的空气处理机组(air handling unit,AHU)作为温度控制功能单元来完成大空间内的热量输送。为探究此类风筒AHU的性能,该研究采用理论分析和数值模拟方法研究其送风特性,并通过试验验证... 详细信息

现代大型温室普遍使用送风末端为长距离柔性薄膜风筒的空气处理机组(air handling unit,AHU)作为温度控制功能单元来完成大空间内的热量输送。为探究此类风筒AHU的性能,该研究采用理论分析和数值模拟方法研究其送风特性,并通过试验验证计算模型的正确性。结果显示,薄膜风筒内不同截面的静压在开孔部位急剧减低至0,同时气流速度明显增加,但是影响范围不大,对风筒内的压力场和流场影响较小。在风筒同一截面上不同开孔位置流出的气体速度和速度分布基本一致,以风筒入口端风速2.45 m/s为例,在风筒60.06 m处风筒壁开孔处气流最大速度为5.64 m/s,位于开孔中心处,并垂直与开孔平面向外流动,速度分布为中心流速最高,越靠近孔边缘流速越低。对风筒沿长度方向通过筒壁各开孔流出的风量进行计算发现,在不同风筒入口风速条件下送风量基本保持恒定,均匀性系数均大于0.92,说明此类风筒能够沿长度方向均匀地配送气流,可将热量或者冷量在温室大空间内进行均匀投送,从而为现代大型温室内空间内维持温度场均匀提供保障。

关键词：温室温度控制 CFD 数值模拟薄膜风筒长距离送风均匀性

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贫数据中基于模型自训练的空气处理设备故障诊断

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 454-461页

作者：孟华裴迪阮应君钱凡悦邓永康郑铭桦同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对空气处理设备(AHU)故障贫数据,基于深度置信网络(DBN)模型对4种特征选择算法进行对比研究,结果表明最大相关最小冗余算法的特征子集在诊断准确率及子集元素稳定性上表现最优。提出将DBN嵌入自训练框架的故障诊断模型,发现DBN自训练... 详细信息

针对空气处理设备(AHU)故障贫数据,基于深度置信网络(DBN)模型对4种特征选择算法进行对比研究,结果表明最大相关最小冗余算法的特征子集在诊断准确率及子集元素稳定性上表现最优。提出将DBN嵌入自训练框架的故障诊断模型,发现DBN自训练的诊断准确率较单纯DBN最高可提升19.5%。提出均匀抽样及按比例抽样2种自训练伪标签抽样策略,二者的诊断准确率均随抽样数减小而增大,在不同抽样数中的最大差异为3.42%;在所有贫数据样本中,均匀抽样策略始终优于按比例抽样,诊断准确率最大相差1.39%,表明在故障标签匮乏时,采用均匀抽样策略及较小的抽样数有利于提升DBN自训练的诊断性能。

关键词：故障检测与诊断空气处理设备贫数据特征选择深度置信网络自训练模型

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磁热耦合下的比例电磁铁热稳健性再设计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 89-98页

作者：刘宸宇王安麟李晓田刘家铭李晓祥同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温... 详细信息

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温度分布测试,验证了所提出的参数化模型的有效性,并在保证电磁算力精度的前提下,标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数;以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子,以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子,基于田口方法设计正交试验,定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数;以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源,在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下,进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明:线圈长度和匝数是影响电磁铁热稳健性的主要因素,由绕线工艺决定的线圈窗口形态决定了系统的导磁、传热能力。文中提出的比例电磁铁热稳健性再设计方法对于磁热耦合下的机电产品定制化设计具有工程化参考价值。

关键词：比例电磁铁线圈多物理场耦合热稳健性再设计田口方法

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尺寸偏差下的车身含胶滚边滚轮的位姿补偿

中国机械工程 2024年第2期35卷 364-370页

作者：李默之朱文峰王顺超同济大学机械与能源工程学院上海210804

针对铝合金车身更严格的外观精度要求,提出一种面向车身尺寸偏差的滚轮位姿补偿方法。首先对尺寸偏差区间与胎模边线进行等距离散,得到尺寸偏差矩阵;然后基于Frenet标架与齐次坐标变换将尺寸偏差映射为滚轮位姿,得到滚轮位姿偏差矩阵;... 详细信息

针对铝合金车身更严格的外观精度要求,提出一种面向车身尺寸偏差的滚轮位姿补偿方法。首先对尺寸偏差区间与胎模边线进行等距离散,得到尺寸偏差矩阵;然后基于Frenet标架与齐次坐标变换将尺寸偏差映射为滚轮位姿,得到滚轮位姿偏差矩阵;最后将滚轮位姿补偿量转化为滚轮位姿偏差矩阵行编号的调整量,得到补偿后的滚轮位姿。其中,滚轮位姿偏差矩阵由胎模曲面/曲线方程、滚轮倾角,以及FEM-SPH有限元仿真获得的尺寸偏差与TCP-RTP值的量化模型决定。实验结果表明,滚轮位姿补偿后的车身尺寸偏差平均值由0.32 mm降至0.14 mm。

关键词：滚压成形偏差工艺补偿折边胶

Al-Si镀层22MnB5激光焊的熔池流动特性及元素分布

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焊接学报 2024年第6期45卷 1-11页

作者：朱李斌汪乾潘宣军李思良葛星张衡刘海江同济大学机械与能源工程学院上海200092

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证... 详细信息

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证数值模型的可靠性.结合模拟结果与试验结果对激光焊熔池流动行为及焊缝Al元素分布规律进行研究.结果表明,根据激光焊热输入与功率密度阈值的不同,熔池形貌呈现无匙孔、未完全贯穿匙孔和完全贯穿匙孔3种特征,并存有不同的温度场、流场、流速和稳定性.无匙孔熔池由于流速分布均匀,涡流产生较少,稳定性最好.镀层Al元素在焊接接头上下焊趾区域易产生偏聚,较之上表面镀层,下表面镀层进入熔池后Al元素偏聚现象更明显.因此,上部Al元素均质化分布显著优于下部.

关键词： Al-Si镀层22MnB5高强度钢数值模拟熔池流动 Al元素均质化