FFDEZOA优化的SCARA机器人故障数据聚类分析

针对现有聚类方法对机器人故障数据聚类时对初始点选取依赖性大、收敛速度慢且精度低等问题,提出了一种FFDEZOA算法来对KMC聚类算法进行优化。ZOA算法具有寻优能力较强,收敛速度快,且在聚类时对初始点选取依赖性小,但其有几率会陷入到局部最优解。首先针对ZOA算法的缺点,提出了自由觅食策略、非线性收敛因子及斑马进化策略等来对其进行改进,能够有效提高算法搜索范围,从而避免局部最优;进而结合FFDEZOA和KMC算法的互补迭代,既加快了算法的搜索速度,也提升了精度。在多个公开数据集上的实验表明,FFDEZOA KMC在精确度和归一化互信息的指标上均优于ZOA KMC、AO KMC、KMC和MFO KMC,具有更好的收敛性能和聚类效果。最后依据各故障特征的主成分不同,利用FFDEZOA KMC对故障数据进行了聚类,可在多种工况下对机器人进行针对性的保养和维护。

全民健身与全民健康深度融合的现实困境与推进路径

《健康中国2030》规划纲要的提出,使“全民健康”的概念成了全社会关注的关键词,也成了我国未来健康事业的奋斗目标。“全民健康”不是对“全民健身”的取代和升级,而是为全民健身提出的具体要求和实施框架,全民健身与全民健康深度融合是构建健康中国的必经之路。当前,我国全民健身与全民健康深度融合存在缺乏全民健康专门管理机构以及健康管理理论的缺失等困境,提出要通过构建国家公益性全民健身与全民健康服务运行机制、激发市场活力营造全民健康的商业运行机制等来理顺全民健身与全民健康深度融合的运行机制;通过大力发展体育产业、引导全民健身行动向全民健康目标迈进,加快培养全民健康相关专业人才等推进全民健身与全民健康深度融合的关键步骤,以此推进我国全民健身与全民健康深度融合。

汽车底板前横梁内板热成形工艺

针对汽车底板前横梁内板的热成形过程中存在的工艺难点进行了研究,在常规热冲压工艺基础上进行改进,通过有限元仿真软件Autoform建立了有限元模型,对汽车底板前横梁内板热成形过程进行了模拟。分析不同的模具结构及成形方式后发现,在采取增加零件圆角半径并且采用分步热冲压成形的方法时,零件最大减薄率下降到0.146,最大增厚率下降到0.110,成功解决了汽车底板前横梁内板在成形过程中存在的局部起皱开裂问题。并对试制零件进行了力学性能与微观组织检测,发现经过分步热冲压后,微观组织完全马氏体化,抗拉强度为1350 MPa,通过实际制造的汽车底板前横梁内板零件验证了该方案的可行性。

某汽车企业产品可制造性基线建设与应用研究

为提升产品设计成熟度,解决可制造性分析过程中发现的问题,建立产品可制造性基线及运作机制。通过明确建设范围、制定模板、识别来源、确认维度、提炼内容、工艺确认、设计确认及发布与维护步骤完成了第一版基线建立。在产品开发流程中融入识别、分析、评估及积累相关活动,保证基线在项目中的流程化应用。结合产品开发项目,验证了基线建立与应用效果,提高了可制造性分析的规范性、准确性与全面性,实现产品质量与生产效率提升以及制造成本降低,同时提出未来对于基线数字化应用的期望。

商用车顶盖提质降本量产工艺优化及试验验证

为解决某商用车中顶盖振动和噪声问题,在中顶盖增加4片补强胶片,但增加了生产成本,且焊装贴补强胶片后经过涂装时易剥落。大型覆盖件出现振动和噪声的根本原因是零件刚度低,因此提出在满足减薄率要求的前提下增大加强筋高度。经过冲压分析、样件试制、路试验证最终确定中顶盖刚度提升方案为加强筋高度由3.0mm增加至7.5mm,同时解决零件拉延下转角开裂问题,以实现整体加大压边力、减少残余应力。取消补强贴片后单车成本节约45元。

辽宁某选厂高硅尾矿制备白炭黑试验研究

针对铁尾矿大量堆积造成污染环境、资源浪费等问题,从分析辽宁某选厂铁尾矿组分出发,利用磁选除铁及化学沉淀法制备白炭黑。在磨矿时间为11 min的条件下,利用湿式强磁机在磁感应强度为1.8 T时对该尾矿进行预磁除铁后,得到白炭黑原料,将其在900℃下煅烧5 h后,与5%的NaOH溶液混合,利用化学沉淀法在反应温度100℃、反应时间6 h的条件下制备白炭黑产品。结果表明,制备的白炭黑中SiO_(2)质量分数达到94.25%,是无定型的水合二氧化硅化学结构,比表面积为108.6 m2/g,悬浮液pH为6.94,具有粒度细、纯度高等优点。本研究为我国尾矿综合治理及高值化利用固废物料提供了参考。

罕王矿业某选矿厂尾矿干排工艺优化研究

为了尽可能高效实现罕王某选矿厂尾矿的资源化利用,在进行了基本成分分析的基础上进行了利用工艺论证。结果表明,对于SiO2含量高达72.26%、Fe2O3含量9.49%、-0.074 mm占36.74%的细粒尾矿,使用旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机为干排工艺设备,得到-0.074 mm占8.80%、水分为17.32%的干排一期筛上产品,同时得到-0.074 mm含量为55.72%、水分为15.07%的干排二期细粒尾矿产品;工艺中的浓密机采用干涉沉降法沉降,沉降速度提高1.63倍,时间缩短约60%;干排一期筛上产品作为砂石骨料,年创利润约1 360万元/a,干排二期精矿可作为陶瓷原料进行资源化再利用,该利用方式可为我国尾矿综合利用提供借鉴。

健康绿道对全民健身意识的影响研究

近年来,在我国部分城市兴起的健康绿道建设是新时代城市建设理念与城市功能认知的革命性改变,它与全民健身和健康中国的国策相契合。该文从健康绿道凸显了现代健康休闲的城市理念、健康绿道把全民健身行动融入大众生活和健身绿道可有效地强化大众的健身意识3个方面进行论述,旨在把我国新兴城市建设理念与大众的健康休闲意识推向一个新的发展阶段,有效强化百姓的运动健身意识,对总体提升我国未来经济社会的发展水平意义重大。

基质固相分散-乙腈/盐双水相萃取结合高效液相色谱法检测蔬菜中的苯脲类农药残留

建立一种简单、高效的基质固相分散-乙腈/盐双水相萃取法,用于提取、净化、富集蔬菜样品中残留的灭草隆、绿麦隆、敌草隆和利谷隆4种苯脲类除草剂,并通过高效液相色谱对目标分析物进行分离和测定。本研究以硅胶为分散剂,以乙腈水溶液为洗脱剂,采用基质固相分散法处理蔬菜样品,随后向洗脱液中加入K2HPO4,在盐析作用下诱导乙腈/盐双水相体系形成。取一定体积的上相溶液进行色谱分析。结果表明,在线性范围内各目标化合物具有良好的线性关系(r>0.9988),检出限与定量限分别介于0.9~1.5和2.9~4.9μg/kg。日内和日间精密度分别介于1.7%~8.6%和4.0%~9.8%,加标回收率在84.3%~118.8%之间。本法集提取、净化和富集为一体,避免了离心、旋蒸、回溶等操作步骤,具有净化效果好、提取效率高、实验成本低等优点,可用于蔬菜中苯脲类除草剂的分离与检测。

CT导航下的机器人辅助穿刺定位方法

针对机器人辅助穿刺中病灶定位系统价格昂贵、穿刺针全向定位机构结构复杂等问题,分别提出了CT导航下病灶定位方法和穿刺针全向定位方法。基于坐标变换理论,病灶定位方法由3个不共线标记点在CT和机器人坐标系的坐标数据辨识出2个坐标系之间的位置关系,然后由CT下的病灶坐标实现病灶在机器人下的定位。全向定位方法结合病灶的定位结果和机器人运动学,通过软件控制实现穿刺针在调整自身姿态时仍始终指向所定位病灶位置,为病灶穿刺提供安全的进针点和入刺角度。搭建含UR机械臂的6-DOF辅助穿刺系统,并在CT导航下对患者模型进行病灶和穿刺针的定位实验,实验结果表明:病灶定位误差在3 mm以内,与基于5个标记点的最小二乘病灶定位法精度相当,但定位效率提高约40%,其中病灶定位方法计算误差为1.43 mm,证明利用软件代替复杂机构的穿刺针全向定位方法是可行的。本文建立的病灶及穿刺针定位方法有效、准确,可为后续病灶自主定位和穿刺针路径规划提供理论基础。

沉积固化离子液体均相液液微萃取-高效液相色谱法测定蔬菜中的苯脲类农药残留

将沉积固化离子液体均相液液微萃取与高效液相色谱相结合,建立同时测定蔬菜中残留的异丙隆、灭草隆、敌草隆、绿麦隆和绿谷隆5种苯脲类除草剂的分析方法,选用三丁基辛基溴化膦([P4448]Br)为萃取剂,样品溶液经水浴和超声后,加入离子对试剂,使之发生原位反应,经冰浴和离心后,富集有目标物的离子液体与样品溶液实现相分离,并沉积在离心管底部,取离子液体部分进行色谱分析。在单因素试验基础上,采用Box-Behnken响应面试验设计对主要萃取条件进行优化。结果表明,各目标物回归模型失拟项均不显著(P>0.05),校正相关系数R2大于0.91,模型较好,拟合度较高。各化合物在线性关系内具有良好的线性关系(r≥0.9981),检出限和定量限分别为2.19~5.35μg/kg和7.30~17.82μg/kg,加标回收率在82.84%~117.49%之间。该方法溶剂用量少、绿色环保、操作简单,可用于蔬菜中苯脲类农药残留的分析与检测。

基于改进阻抗控制的自适应曲面乳腺超声扫描方法

针对机器人辅助超声扫描中皮肤曲面贴合的问题,分析了扫描过程中超声探头和皮肤表面的相互作用,并根据其力学规律建立了一种基于改进阻抗控制的扫描算法,以保证探头和皮肤表面之间的法向接触力基本恒定,进而使得扫描过程中超声探头和皮肤表面始终保持法向垂直;根据超声探头的历史轨迹数据,提出了改进阻抗控制的扫描算法来加强曲面贴合的效果;通过乳腺体模和实际人体的测试实验,来验证所提控制算法在曲面自适应贴合问题上的表现性能以及自动扫描方法的完整性。实验结果表明:改进阻抗控制的扫描算法可以取得较佳的恒力控制效果,法向接触力偏差低于±0.2 N,且显著提高了探头转角的跟踪效果,平均转角跟踪误差从4.9°下降到2.2°。乳腺体模和人体活体实验佐证了所提控制算法的有效性和超声扫描的完整性。

MRI兼容的乳腺穿刺介入辅助机器人设计与路径规划研究

针对核磁共振成像环境(MRI)下的乳腺穿刺手术定位问题,研制了一种直角坐标构型的5自由度穿刺手术辅助机器人,设计了基于多视角拼接图像信息的路径规划方案。结果表明,所研制的穿刺机器人具备在磁共振环境下工作的材料与结构的兼容性能,且具备空间定位与轨迹规划能力。

基于点云三维重建技术的甲状腺超声穿刺三维导航研究

设计了一种基于超声自动扫描机器人的甲状腺点云三维重建系统,并与甲状腺超声截面穿刺机器人系统相融合,实现并验证了一套甲状腺超声穿刺三维导航的软硬件方案。通过甲状腺自动超声扫查机器人获得了1组带有准确空间位姿信息的甲状腺超声图像,并且通过传统图像算法和深度学习方法分割出甲状腺组织的区域。此后通过点云重建和空间重建方案获得了甲状腺模型,并将超声模型与CT扫查模型及机械臂模型进行空间配准和数据融合,依此在软件界面为医生提供了穿刺手术的多视角三维空间信息,在减轻手术医师负担的同时提升了穿刺手术的精准度和成功率。通过实验分析了扫描控制算法和三维重建算法的可行性和稳定性,并验证了该三维导航系统的导航空间精度和响应速度。

杆件与倾斜平面弹塑性接触冲击动力学建模与分析

针对垂直杆件冲击倾斜固体平面的弹塑性接触冲击问题,建立了杆件动力学方程和接触冲击各阶段瞬时接触力计算模型,系统地探讨和研究了运动参数和接触力变化规律;采用ODE45函数分析了杆件动能、接触点位置和速度、杆件角度和角速度等时变规律,恢复系数和永久变形与初始冲击速度关系,接触力与接触变形关系。研究结果表明:初始坠落高度越大,接触冲击时间越短且恢复反弹现象越明显;随初始坠落高度的增大,接触力与接触变形曲线呈相同变化趋势,但永久变形更接近于最大变形。开展了末端圆形杆件以不同初始坠落高度垂直冲击45°倾斜固体平面的试验研究,再结合已公开文献中恢复系数和永久变形的正冲击试验数据进行对比分析,结果表明,仿真与试验结果基本吻合,验证了所建模型的正确性。

血管介入机器人无线力检测模块设计

力觉信息是血管介入手术中不可或缺的重要因素,极大地影响了手术的精准程度与安全性。针对血管介入机器人设计了一种力检测模块,对导管导丝驱动过程中推进阻力与旋捻扭矩进行测量。通过有限元仿真对设计的弹性体进行静力学分析并确定合适的结构尺寸;将电压信号放大滤波后进行采集,通过蓝牙实现远程无线传输;最后,对力检测模块进行静态标定实验,采用卡尔曼滤波算法对采集信号进行滤波处理。实验结果表明,该力检测模块具有良好的线性度。

模糊先验引导的高效强化学习移动机器人导航

针对移动机器人仅使用RGB D相机在室内场景下执行坐标点主动视觉导航任务,提出了一种基于模糊先验引导的高效强化学习控制算法,设计了一种先验与强化学习的融合控制方式。结果表明,所提出的融合控制方法能够在确保较好的导航准确率基础上,避免训练中无意义的探索并缩短强化学习训练时长,实现强化学习策略的高效学习。

基于DQN的自动驾驶机器人速度跟踪控制

由于汽车传动模型的复杂性、延迟性和踏板的死区特性,现有的基于传统控制理论和车辆模型的方法很难达到理想的控制效果。为解决这个问题,构建了一种基于DQN的速度跟踪算法,基于马尔可夫性设计了状态空间、动作空间,并根据超差规则设计奖赏函数。通过批量真车转鼓试验对所建立的速度跟踪算法进行了验证,结果表明:算法模型可有效控制踏板进行速度跟踪;从零开始,只需4~5轮训练即可满足超差数要求;与基于传统控制理论的方案相比,具有超差数更少、速度更平稳、无需专业人员调试等优势。

基于SSP补偿和变频控制的滑环设计

为避免传统滑环易磨损、易静电累积等缺点,提出一种基于串联串联并联(SSP)补偿和变频控制的新型环滑设计方法.首先,对非接触式滑环系统的磁路进行建模,并针对松耦合变压器的漏感和励磁电感分别进行补偿,即原边串联、副边串并联补偿;其次,考虑到温度等因素的影响,分析部分元器件的灵敏度,获得元器件参数变化和谐振频率变化的关系;再次,提出一种基于汉宁窗快速Fourier变换的相位差检测方法,可避免硬件水平的制约和提高抗干扰能力;最后,根据计算的相位差、临界品质因数,提出一种基于零相角的变频控制方法,使系统工作于零相角,从而减少无功功率的损耗.仿真结果表明,当元器件参数发生变化时,基于SSP补偿和变频控制的方法能够快速使系统工作于零相角状态,进而提高系统的工作效率.设计了一种原型机对所提方法进行验证,实验结果和仿真结果基本一致,与不补偿方法相比,所提方法的工作效率提高了5%.研究结果表明该方法具有较高的稳健性.

淫羊藿苷调控血栓调节蛋白表达抑制大鼠深静脉血栓形成的机制

目的探讨淫羊藿苷(ICA)调控血栓调节蛋白(TM)表达抑制大鼠深静脉血栓(DVT)形成的机制。方法45只10周龄SPF级SD雌性大鼠随机分为对照组、DVT组及ICA组,每组15只。分离DVT组及ICA组大鼠下腔静脉,采用完全结扎法建立深静脉血栓模型,对照组不做结扎处理,建模后ICA组大鼠给予舌下静脉40 mg/kg ICA注射治疗7 d,其他两组给予等量生理盐水。抽取颈动脉血分离血浆检测各组大鼠活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶原时间(PT)、凝血酶时间(TT)、纤维蛋白原(FIB)含量及TM、MCP-1、ICAM-1蛋白表达量。分离造模段下腔静脉HE染色观察各组大鼠下腔静脉血栓形成情况,qRT-PCR检测血栓组织内TM、MCP-1、ICAM-1 mRNA表达差异。结果ICA组大鼠血栓干重及湿重均显著小于DVT组大鼠(P<0.05),HE染色结果显示ICA组大鼠下腔静脉内病变较DVT组减轻。ICA组大鼠APTT、PT、TT时间较DVT组延长,血浆内FIB、TM、MCP-1、ICAM-1含量减少,血栓组织水平TM、MCP-1、ICAM-1 mRNA表达较DVT组显著降低(均P<0.05)。结论淫羊藿苷可通过干扰深静脉血栓大鼠血栓调节蛋白表达抑制深静脉血栓形成。