空间柔性机械臂建模、控制以及轨迹规划研究综述

经过几十年的不懈努力,中国航空航天技术日益突进,逐渐走向世界前列。但由于空间环境情况的复杂多变以及柔性臂本身固有的物理属性,常会导致末端执行器发生振动或未按规定路径运动等一系列问题。在简述国内外空间柔性机械臂发展现状的基础上,分析了空间柔性机械臂建模、控制方法以及轨迹规划3个方面的研究现状,并详细调研了相关内容在不同工况下适用的设计方法及其优缺点,以及部分专家学者对该方法的具体应用情况。最后结合上述分析内容,提出了柔性空间机械臂的发展趋势与展望。

多传感器信息融合的刀具磨损状态智能监测系统

为了提高数控机床刀具磨损状态智能监测的可靠性,提出一种基于多传感器信息融合的刀具磨损状态智能监测方法及系统。利用多种传感器分别采集刀具加工过程中的机床变频器输入电流信号、工件三向振动信号和声信号,然后对采集到的信号进行时域、频域和时频域处理分析。系统自动识别提取出其中与刀具磨损程度相关性较高的敏感特征变量,并利用马氏距离法对敏感特征向量进行分析计算,确定刀具不同状态下的阈值,并据此判断刀具的磨损状态。最后基于上述原理利用QT开发平台研发一套完整的数控机床刀具磨损状态智能监测系统。试验结果表明,该系统能够实时准确地监测出刀具的磨损状态。

基于改进Transformer-BiLSTM的人体活动识别模型

针对可穿戴传感器采集的时间序列往往具有维度高、噪声大等缺点导致活动识别方法准确率下降的问题,提出了基于改进Transformer-BiLSTM的人体活动识别模型。模型采用了Transformer编码器在处理长距离依赖和并行化计算方面的优势来提高序列特征提取的效率;随后将特征传递给添加了跳跃残差连接的双向长短期记忆网络,两次残差连接代替大量卷积层的同时保留了有效信息;提出了一种集成有时间信息编码的注意力层增强了模型的表达能力和对时序数据的理解能力。实验结果表明,该模型在公开数据集上的准确率达到了98.38%,有效提高了人体活动识别的准确率。

基于开放性实验的机械电子工程专业实践教学模式探究

对基于开放性实验的机械电子工程专业实践教学模式进行研究。该模式强调学科的实用性、交叉性与综合性,以培养学生的专业能力为核心,以培养具备工程实践能力的创新型人才为导向,实现现有实验室资源的有效整合与共享。介绍了学生参与的多功能搜救小车开放性实验项目的实施过程,实践表明,该模式有助于培养学生的创新思维,可以在很大程度上提高学生的实践动手能力,进而培养学生解决复杂工程问题的能力,从而成为现有实践教学体系的有效补充手段。

基于智能鞋垫的足部数据可视化系统设计

为了采集人体足部的状态数据并实现数据的实时可视化,本文设计了采集足底压力和足部姿态的下位机,并且在手机终端设计并部署了实时显示下位机采集数据的移动端应用软件。下位机通过8点位薄膜压力传感器获得足底特征点的压力,通过惯性测量单元(IMU)获得足部姿态角,最终将数据打包并通过蓝牙发送给手机;上位机接收并处理数据,最终通过本文研发的3D视图和曲线视图将数据进行可视化。通过佩戴设备进行静态和动态测量实验,通过分析测量数据得出静态测量角度误差为0.08°~0.13°,压力误差为0.2~0.7 kgf,视频帧与3D模型角度偏差低于0.19°。实验结果表明:本文构建的采集和可视化系统具有较高的准确度、实时性以及稳定性,可用于足部状态数据集创建和远程诊断等相关研究。

包装流水线双垛型高速码垛系统设计

目的提高包装流水线码垛效率。方法设计一套包装流水线双垛型高速码垛系统,包括整形缓存区、码垛执行区和升降缠膜区3个功能区。系统以PLC作为控制核心,通过SMART 700 IE V3触摸屏实现人机交互,通过主令同步的指令控制方式,控制码垛机器人和自动缠膜机等设备,完成纸箱的码垛与缠膜。结果经过现场试验验证了系统的有效性和稳定性,该系统可以进行双托盘同步码垛与缠膜,大大提高了码垛流水线的作业效率。结论本文研究的系统提高了纸箱码垛效率,并能够促进包装自动化流水线智能化水平的提升。

热水火箭发动机实验研究

为了解热水火箭发动机的内弹道性能,分别在不同初始压强、不同喷喉直径、不同加水量的情况下进行了实验。获得了不同情况下发动机工作的数据。通过数据的分析,总结提出了发动机工作的四个阶段:初始段、过渡段、近似线性段和拖尾段;得出初始压强、喷喉直径、加水量对发动机内弹道性能的影响规律,同时发现了在发动机工作工程中,其压强曲线都是经历一个先急剧下降后缓慢下降的过程,但是当初始压强较低时,压强曲线在过渡段会出现一个短暂的先升后降的波动。分析得出:热水火箭发动机的比冲受初始压强值的影响较大,而与喷喉直径或者加水质量无关;常规火箭发动机的推力计算公式并不适用于热水火箭发动机。

基于EMD-HMM的机床刀具磨损故障诊断

针对机床刀具磨损故障诊断,提出基于经验模态分解(EMD)进行信号处理和基于隐马尔科夫模型(HMM)进行模式识别的刀具故障诊断方法。在信号处理阶段,对机加工过程中的振动信号进行经验模态分解,得到若干固有模态函数(IMF),计算IMF的能量值并选用前几阶高能量的IMF作为识别参数。在模式识别阶段,先将训练样本使用HMM的基本方法进行模型训练获得HMMs,再使用测试样本进行模型准确性验证。完成验证的模型就可以表示该机床刀具磨损和机加工刀具信号的对应关系,可以应用到刀具磨损的监测识别中。

λ-MnO_2在不同电解质水溶液中的稳定性

λ—MnO2 在非水溶液中作为锂二次电池正极材料近年来进行了广泛的研究 ,但在水溶液中研究较少。使用SEM、XRD、UV -VIS技术研究了在λ -MnO2 制备过程中表面形态的变化及其在碱性 (9mol/LKOH)和中性 (5mol/LLiNO3)电解液中的稳定性。实验表明 ,λ-MnO2 在室温下 (≤ 35℃ )碱性 (9mol/LKOH)中是稳定的 ,在高于 50℃时晶型则转化为δ-MnO2 。

热水火箭发动机喷管内流场数值模拟

为了更好地了解热水火箭发动机的工作特性,建立了热水火箭发动机喷管流动的数值计算模型,并通过算例进行验证。通过对发动机喷管内部流场的研究,发现收敛段中压力首先降到初始温度对应的饱和压强,然后继续降低,并且在喉部的位置开始发生相变,从而使流动变为气液两相流,而且喷管出口处气相体积分数高达99%以上;由于变声速的原因,可以使两相流的流动在喉部之后达到超声速;把喷管的流动分为三个过程:单向流动过程、降压闪蒸过程和膨胀加速过程,与常规的化学能火箭发动机相比有类似性,但是由于闪蒸相变的存在,使其存在一定的复杂性。

热水火箭发动机非稳态工作过程数值模拟

为了更好地了解热水火箭发动机的工作特性,建立了热水火箭发动机内流场的数值计算模型,对发动机非稳态的工作过程进行模拟,并与实验数据对比进行验证。通过对发动机工作过程的研究,发现在发动机工作过程中,喷管之前相变较缓慢,而在喷管中相变比较剧烈,从而使得喷管部分的气体体积分数梯度较大,越靠近出口,气体体积分数越大,出口气体体积分数高达90%以上,其温度越低。发动机内部压力首先急剧降到初始温度对应的饱和压强,然后缓慢降低。把热水火箭发动机的工作过程分为三个阶段:初始段、中间段和拖尾段。发动机的总冲主要集中在中间段,约占总比冲的70%以上。

基于解决复杂工程问题能力培养的课程设计--以检测技术课程设计为例

结合北京信息科技大学机电专业的特点,对检测技术课程设计的教学模式进行探讨,从课程设计的内容、选题、教学等多方面进行优化设计,使得学生了解和掌握测试系统的软硬件设计思想、原则、过程、方法,使课程设计符合解决复杂工程问题能力培养的需求,培养具有创新设计能力的学生,提高其综合能力,为以后设计和实现测试系统的搭建与应用打下良好基础。

λ-MnO_2及掺杂λ-MnO_2在LiNO_3电液中的电化学性质研究

利用恒电流放电、循环伏安、ＩＣＰ、ＸＲＤ 等技术研究了λＭｎＯ２ 及掺铋、掺钡λＭｎＯ２ 在５ ｍｏｌ·Ｌ－ １ＬｉＮＯ３ 水溶液中的放电性能。得出λＭｎＯ２ 在中性电液中的恒电流放电曲线为三个明显的放电平台，放电机理与λＭｎＯ２ 在有机电液中的放电机理相似。循环伏安测试表明放电的可逆性差，经过掺杂后样品在ＬｉＮＯ３ 中的循环性有一定的改善。

等直段直径对固体燃料超燃冲压发动机燃烧室性能的影响

为了研究燃烧室内等直段直径的尺寸对固体燃料超燃冲压发动机燃烧室性能及流场特性的影响,基于国外研究者完成的固体燃料超燃冲压发动机的实验数据,对不同等直段直径燃烧室工作过程进行数值模拟。采用基于压力的二阶迎风差分数值方法,物理模型为轴对称结构,燃烧模型采用有限速率/涡耗散模型(Finite-Rate/Eddy-Dissipation),湍流模型采用SST k-ω模型。PMMA燃料进口边界由用户自定义函数的方式给定,分析不同等直段直径下超燃冲压发动机燃烧室内流场特性及其性能变化。数值模拟结果显示:随着等直段直径的增大,燃烧室可由壅塞状态转变为超声速流动状态,增大至某一数值(约为16.5mm)附近时,燃烧室出口可以达到完全膨胀状态。同时,燃烧室的燃烧效率逐渐增大,出口处燃烧效率由62.45%增大至72.74%。总压损失也逐渐增大,出口处最大值可达52%,而燃烧室推力逐渐减小。

固体燃料凹腔结构对超声速流动的影响

针对在超声速来流下燃烧室中增加凹腔结构能否提高固体燃料的掺混效果进行研究。采用基于密度的二阶迎风差分数值方法模拟了固体燃料超燃冲压发动机燃烧室内不同凹腔结构的流场特性,并对燃料气体与来流气体掺混效果进行了分析。对比有无凹腔结构的燃烧室内流场各项特性,结果表明,超声速气流下凹腔结构对增强燃料掺混有明显的效果。对比不同长深比凹腔结构燃烧室中燃料与来流气体的掺混效率,结果表明,随着凹腔深度的增大,燃料和氧气的掺混效率逐渐增大;掺混效率达到了最大值后,再继续增大凹腔深度,掺混效率不会继续增大反而减小。在掺混效率达到最大值时,燃烧室出口处的总压损失也最大。

《SS6284全硅的测定》中存在的问题与改进

采用《SS6284》方法测定高浓度硅时,磷的存在会带来较大误差。为消除该方法的缺陷进行了系列试验。结果表明,调整条件试剂的加入量可消除这种误差,改进后的方法准确度和精密度较好。

掺杂λ-MnO_2的制备及其在KOH水溶液中的电化学性质

制备了掺Ｂａ与Ｂｉ的λＭｎＯ２．经化学分析，ＸＲＤ，恒流充放实验，循环伏安测试等研究了在９ｍｏｌ／ＬＫＯＨ水溶液中的电化学性质，发现掺ＢａλＭｎＯ２比未掺ＢａλＭｎＯ２有较高的放电电位与比能量，且有较好的充放电循环性能，掺ＢｉλＭｎＯ２的放电容量也比未掺Ｂｉ的λＭｎＯ２大，且在第２个电子当量放电中有一个长的放电平台，但充放循环与未掺杂的λＭｎＯ２相似．初步探讨了掺杂物的充放电机理．

λ-MnO_2在碱性电液中的电化学性质研究

通过恒电流放电、循环伏安、循环充放电、ＸＲＤ等实验技术研究了λ－ＭｎＯ２在９ｍｏｌ／ＬＫＯＨ中的电化学性质。结果表明λ－ＭｎＯ２的放电曲线与ＥＭＤ放电曲线基本相似，开路电压较高，但工作电压较ＥＭＤ的低，容量也稍低，但远较β－ＭｎＯ２高。放电区间质子的扩散过程与ＥＭＤ基本相似，扩散机理未发生明显的变化，因而λ－ＭｎＯ２在碱性溶液中的放电机理为质子嵌入机理，放电产物为β－ＭｎＯＯＨ。

湿蒸汽火箭发动机教学实验系统研究

从宇航专业人才培养的要求出发,并结合教学实际情况,提出了一种以湿蒸汽火箭发动机为基础的教学实验方法。分析了湿蒸汽火箭发动机的现况以及其优越性,说明了以此为基础的教学实验的优点,从而可以利用该湿蒸汽火箭发动机搭建教学实践平台,有助于学生更好的学习课程以及掌握火箭发动机的工作原理。

新一代微量硬度指示剂研制

以铬黑T(T)为主要原料,通过正交试验,筛选出微量硬度指示剂的新配方。试验结果表明,新配方可提高硬度检测的灵敏度,误差小,最低检测下限可达到0.15μmol/L(以Ca2+计),适用于各种低硬度水的硬度检测。