机构分析与综合课程案例教学法对学生机构创新能力提升探索

机构分析与综合又称为高等机构学或高等机械原理。针对学生对该课程学习过程中对知识点理解不足问题,课程组在保留传统机构学中的结构、运动学和动力学分析为主线的基础上,对课程的教学体系、教学内容和教学方法进行了积极探索和改革,加强了新的数学分析工具的应用,结合新的机构分析理论,使学生能够使用计算机辅助软件对典型空间机构进行运动和动力学全面分析与综合,从而有效解决了机构学理论与创新思维培养之间的衔接关系,实现本科生到研究生从平面机构到空间机构分析与综合的空间思维、逻辑和创新能力转变。

高频动态压电式压力传感器结构设计与实验研究

针对激波压力信号快速测量需求的提升,提出了一种基于压电效应的高频动态激波压力传感器结构形式及测量原理。通过分析激波信号的时频特性,确定高频动态压电式压力传感器的性能需求;采用高频动态压电式压力传感器的测量原理,对提出的激波压力测量进行了分析;基于变形协调一致原则,建立了静力学和动力学模型,分析传感器结构参数对灵敏度和固有频率的影响规律;将优化后的传感器三维模型导入ANSYS中进行静力学、动力学和压电耦合分析,验证了传感器结构及其测量原理的可行性。通过准静态标定和动态标定实验,得到传感器的电压灵敏度、非线性度和固有频率等测量性能指标,实验结果表明:研制的高频动态压电式激波压力传感器样机具有高灵敏度3.19 mV/kPa、高固有频率特性95.625 Hz和短上升时间10.45μs特性,能够满足实际测试需求。

结合深度强化学习与变形五次多项式的搬运机器人关节轨迹规划

针对在生产节拍固定的情况下搬运机器人各关节的运动轨迹及时间分配问题,构建基于深度强化学习与变形五次多项式相结合的搬运机器人关节轨迹时间分配模型;设计以节拍要求、速度约束和加速度约束为目标的奖励函数,搭建神经网络,利用MATLAB/Simulink软件,得到满足生产节拍和运动学约束的时间序列,并利用单臂四自由度搬运机器人仿真实验,验证所构建模型的可行性和有效性。结果表明:单臂四自由度搬运机器人各关节的运行时间均为5.89 s,其中平移关节1、 3的最大速度分别为2 597.84、 1 697.97 mm/s,最大加速度分别为19 532.11、 31 302.61 mm/s^(2);旋转关节2、 4的速度大小相等且方向相反,最大角速度均为137.53 (°)/s,最大角加速度均为1 180.51 (°)/s^(2),均未超过运动学约束;所构建的模型可以解决在指定生产节拍下搬运机器人关节轨迹时间分配问题,实现搬运机器人搬运过程中各关节的运动均衡,改善搬运机器人运行的稳定性和有效性。

机械原理类课程线上混合式教学方式探索与实践

以国家新工科建设中立德树人要求为背景,立足机械类专业狠抓课程改革与实践,探索混合式教学和创新人才培养新模式,同时探讨线上教学中融入课程思政教育的实践,从而实现知识传授和价值观引领在课程教育中有机结合。实践结果表明,混合式教学方法满足了高阶性、创新性、挑战性培养要求,为改进高校教学提供了一条新的途径。

直觉模糊MABAC法在低渗碳酸盐岩气藏有利区优选中的应用

低渗碳酸盐岩气藏地质构造和储层特征复杂,数据获取和解释的不确定性较高,导致有利区优选的难度较大。提出了最优最劣法(BWM)赋权下的直觉模糊MABAC(多属性边界近似区域比较)法低渗碳酸盐岩有利区优选模型。首先,根据低渗碳酸盐岩地质特征、生烃能力和储气能力等信息,建立综合考虑低渗碳酸盐岩成藏的地质条件、施工条件的综合评价指标体系;然后利用BWM方法确定各关键评价指标权重,同时考虑多个因素对不同的油气田的影响并掌握因素之间的优先级关系;最后,利用直觉模糊信息替代精确信息,建立改进的直觉模糊多属性决策模型,对低渗碳酸盐岩气藏开发有利区进行优选。利用10个碳酸盐岩气藏区块进行实验,结果表明:剩余动态储量、有效储层厚度等因素表现良好的C区块为最优。对碳酸盐岩气藏开发有利区块按照整体距离的值进行降序排序,结果为:C区>I区>H区>A区>D区>G区>J区>E区>F区>B区。将提出的直觉模糊MABAC法与现有方法进行对比,并结合数值模拟结果分析,验证了该方法的有效性和合理性。

融合卷积块注意力模块和Siamese神经网络的人脸识别算法

针对传统人脸识别方法识别性能较差,基于深度学习的方法在非限制条件下识别较为困难,人脸特征区分性弱,识别精度容易受到姿势、表情等方面影响的问题,提出了一种引入卷积块注意力模块的孪生神经网络模型结构。该结构是基于孪生神经网络(Siamese neural network)的基础框架进行改进的,在框架中引入改进的VGG11_BN模型进行特征提取。该模型是在VGG11结构的基础上引入批归一化(Batch Normalization,BN)技术,在原模型结构的基础上,提出引入CBAM混合注意力机制的特征提取网络;最后,针对目前亚洲人的人脸识别训练较少的情况,采用更加符合亚洲人脸特征的CASIA-FaceV5数据集进行识别训练。实验结果表明:本文算法在人脸识别方面的准确率达到了96.67%,并且在CAS-PEAL-R1人脸数据集上比SRGES,VGG11+siamese算法的准确率分别提升6.05%,6.7%。该算法可以在多因素影响下更好地进行人脸识别验证,具有良好的稳定性。

R9220H型全自动倾转式浇注机设计和应用研究

针对现有浇注机存在的自动化程度低、浇铸液易泄漏、操作人员安全隐患等问题,研制了一种倾转式全自动浇注机。设计了双层保温层浇注包,并对其耐火材料导热系数、对流和辐射散热系数进行了修正计算。借助有限元软件完成了浇注包模态分析,为浇注包的合理设计和减少浇注机振动等提供了设计依据。研制的全自动浇注机提高了铸件成功率和生产效率,减少了铁水等浇铸液浪费和烫伤烧伤现象的发生。

组合式自解耦压电薄膜三维力传感器研制

针对传统三维力传感器存在的非线性误差、维间耦合误差过大等瓶颈问题,面向重载、高频、强冲击三维力的测量需求,基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜,结合并联分载原理,创新性的利用冲击力产生的倾覆力矩,设计了立柱菱形布局的压电薄膜三维力传感器结构,立柱菱形布局时具有抵消维间耦合能力,每个立柱近似只受单个倾覆力矩的影响,故可进行组合测量。探究了PVDF压电薄膜的最优布置,采用理论分析、有限元仿真分析和实验验证相结合的方法,对传感器设计方案的可行性进行了验证。研制了组合式自解耦压电薄膜三维力传感器样机,分别对其进行准静态标定实验和动态标定实验,实验结果表明,改进后传感器具有高灵敏度、高固有频率等特点,3个方向非线性误差均小于0.2%,维间耦合误差在1.2%以内,其结构设计具备抵消维间耦合的能力。该三维力传感器在高精密轴承钢球冷镦成型及瞬态强冲击等场景下有着重要的应用价值及潜力。

基于径向基函数神经网络的压电式六维力传感器解耦算法

针对四点支撑结构的压电式六维力传感器线性度差,维间耦合严重的问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的解耦算法。分析了耦合产生的主要原因,建立了RBF神经网络模型。通过对六维力传感器进行标定实验获取解耦所需的实验数据,并对实验数据进行处理。然后采用RBF神经网络优化传感器输出系统的多维非线性解耦算法,解耦出传感器的输入输出映射关系,得到解耦后的传感器输出数据。对传感器解耦后的数据分析表明:采用RBF神经网络的解耦算法得到的最大Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别为1.29%、1.56%。结果显示:采用RBF神经网络的解耦算法,能够更加有效地减小传感器的Ⅰ类误差和Ⅱ类误差,满足了传感器两类误差指标均低于2%的要求。该算法有效地提高了传感器的测量精度,基本解决了传感器解耦困难的难题,

面向创新能力培养的机械原理课程教学内容和方法探索

创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。随着时代发展,《机械原理》课程改革对学生的创新能力培养具有重要的意义,本文探讨了济南大学在面向创新能力培养的机械原理课程教学改革方面实施的措施以及取得的阶段性效果。

并联式轴用压电六维力/力矩传感器

针对巨型重载操作装备极端制造中多维大载荷测量的难题,提出一种利用压电石英作为力敏元件的新型并联式轴用压电六维力/力矩传感器。对比各种力敏元件的性能,选择压电石英作为力敏元件可以实现空间力/力矩的动态测量,分析压电石英晶组不同空间布局方式的测量原理,提出并联式轴用压电六维力/力矩传感器的多点测量原理,分别对其建立空间力学模型,并进行解耦计算。设计出高灵敏度、高刚度、高线性度的非组装整体化六维力/力矩传感器新结构。研究并联式轴用压电六维力/力矩传感器的标定方法,并进行静态和动态标定试验,得到六维力/力矩传感器的标定矩阵和误差矩阵。试验表明,该六维力/力矩传感器可以动态测量空间六维力/力矩,具有量程大、线性好、固有频率高、动态性能好和应用场合多等优点。

压电式轴上六维力传感器的研制

本文对现有的六维力传感器及其力敏元件进行分析和研究,研制了一种能准确测量轴上空间六维力的新型四支点压电石英并联式轴上六维力传感器。选择压电石英作为四支点六维力传感器的力敏元件,提出了两种不同的力敏元件空间布置方式,对其建立了数学模型和解耦计算,得到作用在轴上的空间六维力。分析了压电石英传感器测量轴上六维力产生偏差的原因,通过实验进行了验证,确定出压电石英六维力传感器的力敏元件相对合理的布置方式,为轴上六维力测量提供了参考依据。

压电薄膜三维重载力传感器设计与实验

面向高性能轴承滚动体成型质量监控领域对重载多维高频强冲击载荷动态测量力传感器的急需,提出了一种基于PVDF压电薄膜三维重载力传感器新的结构形式及其测量原理,实现三维重载载荷动态测量。传感器敏感元件由上、中、下3层压电薄膜组组成,三维力变化引起每组不同面域切割的压电薄膜电荷量变化,从而实现三维力大小计算。传感器支撑壳体起到分载作用,从而实现重载载荷测量。对传感器样机进行了准静态标定实验,结果表明,该传感器具有较好的线性,非线性误差小于2%,能完成重载场合下的动态测量要求,为压电薄膜力传感器在重载多维载荷动态测量领域提供了重要的设计、研制及应用参考依据。

基于Unlgraphics环境下复杂曲面加工技术的研究

介绍了一种用三轴联动高速数控铣床加工复杂叶片的新方法.采用Unlgraphics软件建立模型,生成刀具轨迹模型图,进行后置处理,生成数控加工程序代码,并在线进行叶片加工.

机械设计制造及其自动化专业本科生现代设计方法课程群建设的改革与建设

高等机械设计人才应该知识宽、能力强、基础厚,实现这一要求的根本保证就是要加快本科课程体系和教学内容的改革和建设。随着时代发展,现代设计方法课程体系的建设对培养专业基础扎实、适应面宽、创新能力强的高素质人才具有非常重要的实践意义,本文探讨了济南大学在面向创新能力培养的现代设计方法课程群建设方面的措施和取得的阶段性的成果。

信息与计算科学专业创新型实验室的设计

伴随着我国经济的发展以及社会的进步,社会对人才的需求也越来越高。拥有足够创新能力的人才才能更好的适应社会的发展。然而高校是培养人才的地方,加强信息与计算科学专业创新型实验室的设计,能够为社会培养更多的创新型人才。本文立足于信息与计算专业教学的目标,对信息与计算科学专业创新型实验室的设计方案进行具体的阐述。

多功能智能化在线检测技术的研究

介绍一种性能可靠、操作方便的多功能智能化在线监测仪及检测技术的研究.该仪器和检测技术可用于大型复杂零件或者薄壁弱刚度零件表面加工精度和刀具破损的智能监控.

轮辐结构压电式六维力传感器设计

针对机器人对工作环境进行反馈进而实现自动化作业,展开了对压电式六维力传感器的研究。本文选用压电石英作为力敏元件,结合并联分载原理及多点测量原理提出一种8点支撑轮辐式压电六维力传感器结构及其测量原理,它具备强解耦、轻量化、大量程和高固有频率的特点。利用ANSYS软件进行参数化建模,并进行六维力静力学仿真实验,验证了8点支撑轮辐式传感器测量原理。搭建了准静态标定及动态标定平台,对设计的压电式六维力传感器进行标定。实验结果表明,传感器的非线性度<0.5%,维间干扰<4%,固有频率超过6 kHz。轮辐式结构压电六维力传感器可以有效地完成六维力测量并消除维间耦合,满足动态测量需求,为轻量化大量程传感器的设计提供了理论基础和设计依据,对其他类型压电式六维力传感器设计和研制具有重要的参考价值。

机器人发展对人类社会影响的思索

《机器人》课程中除了讲授机器人技术、结构设计及控制方式外,机器人技术对人类社会的影响也是重要的一部分.该部分内容通过学生汇报-生生讨论-老师点评的方式开展,极大提高了学生的学习主动性,扩展了机器人技术对人类社会影响的认识.

压电石英六维力传感器的解耦研究

概述了六维力传感器研究意义及现状,介绍了构成压电石英六维力传感器的三向力传感器的结构,讨论了4支点三向力传感器在其中的空间布局及其测量原理。对传感器面上六维力标定数据进行回归分析,得出其向间耦合方程,进行了解耦处理。在此基础上,将传感器用于轴上六维力测量,进行标定和解耦分析,验证了该结构的传感器可用于轴上六维力的测量。