基于墙角族语义尺寸链的绑架定位研究

针对目前原始自适应蒙特卡洛定位(Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL)在相似环境下绑架检测容易出错且重定位极易失败等问题,提出基于墙角族语义尺寸链的改进AMCL算法.融合机器人多传感器信息和Gmapping算法构建二维栅格地图,基于Yolov5获取室内环境的目标检测框和类别信息,结合GrabCut算法和贝叶斯方法构建增量式语义映射地图;通过墙角的凸、凹和墙角相对于机器人的方位角对墙角进行分类,充分发掘语义映射地图中各墙角之间、墙角与室内物体之间的类别和位置关系,构建墙角族语义尺寸链和相应检索表;在定位过程中,基于墙角族语义尺寸链进行全局预定位,提出绑架检测机制进行绑架检测,在检测到绑架事件发生后,基于改进AMCL算法实现定位自恢复.最后,通过真实环境下的绑架实验验证了本文方法的有效性,实验表明,所提方法的全局定位准确率、全局定位速率、绑架检测准确率和绑架后定位准确率在相似环境下分别提升了42%、214%、88%和72%;在非相似环境下分别提升了44%、152%、12%和92%;在长走廊环境下分别提升了36%、426%、26%和68%.

高压下三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,优化了三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的几何结构,研究了高压下三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质。结构和力学性质研究表明,Ti_(2)AlN的压缩性优于Zr_(2)AlN,弹性常数证实了高压下的力学稳定性。延展性和弹性各向异性随着压力的增加而增强,Zr_(2)AlN对压力更加敏感。电子性质研究表明,两种三元层状氮化物均表现为金属性,共价性随着压力的增加而增强。Ti_(2)AlN和Zr_(2)AlN的多晶体和不同轴上的静态介电函数ε_(1)(0)以及静态折射率n(0)表明光学性质存在较低的各向异性,两种三层状氮化物都表现出较强的光吸收能力和反射率。本文的理论研究阐述了高压下三元层状氮化物Ti_(2)AlN和Zr 2AlN的相关性质,为今后的实验研究提供了比较可靠的理论依据。

抽油机曲柄自动调平衡系统的设计与实验研究

针对游梁式抽油机调平衡费时费力、精度不高等问题,设计了一种抽油机自动调平衡系统。文章详述了其核心部分曲柄自动调平衡机构的工作原理和具体结构,以曲柄扭矩均方根最小为准则推导了添加辅助平衡块后,平衡重半径的计算公式。通过可拆分式导电滑环,完成了动力和信号传输。设计了载荷模拟装置,在实验室完成了抽油机曲柄自动调平衡的相关试验。结果表明,曲柄自动调平衡机构结构紧凑、拆装方便,能够自锁,且能实时精准定位,平衡效果好。

放射状楔形槽气浮支承静态性能分析

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。结果表明:采用放射状楔形槽能够改善气浮支承的气膜压力分布,并提升其承载力和刚度;气浮支承承载力随楔形槽放射角度、入口高度和楔形角的增加逐渐增大,随楔形槽半径增加先升高后降低;气浮支承刚度随楔形槽放射半径、角度、入口高度和楔形角的增加逐渐提高。实验结果与预测结果吻合较好,验证了模型的可行性和准确性。

高炉扫描雷达驱动机构选型分析

摘针对高炉内部炉况的特殊情况,需要扫描雷达可以实现扫描任意轨迹的动作,通过选取五杆机构作为雷达驱动主体完成对应需求。根据现场实际工况的考虑,希望驱动机构尺寸紧凑,以工作空间作为选型依据进行研究。计算不同构型下驱动机构的工作空间,分析各构型工作空间中的有效面积部分,相同尺寸下有效面积最大作为构型最优的理论基础。最终对该驱动机构进行轨迹模拟分析,通过坐标转换得到扫描轨迹,结果表明该机构能驱动雷达实现的任意轨迹扫描需求。

主动控制狭缝节流气浮支承结构及承载特性研究

为实现气浮支承承载性能的主动调节,设计一种主动控制狭缝节流气浮支承,可通过调节狭缝节流面积来调节气浮轴承承载力。建立气浮轴承CFD模型,运用动网格技术研究径向狭缝高度、供气压力和气膜厚度对气浮支承承载力的影响。结果表明:通过主动调节狭缝节流面积可以实现承载力的动态调节;增大狭缝节流面积可以增大承载力变化范围,增大供气压力、径向狭缝高度及减小气膜厚度可提高气浮支承静态承载力。所设计主动控制狭缝结构可以实现气浮支承承载性能的动态调节,为今后主动控制气浮支承的应用与发展奠定了理论基础。

基于代码基元的熔融沉积加工能耗预测分析

为了解决熔融沉积加工工艺的能源消耗预测问题,提出了一种将代码基元和熔融沉积硬件相关联的能耗预测方法。在该方法中,首先,判断代码基元和各能耗单元之间的隐含关系,分析指令与能耗部件对应关系;然后,对加工过程中的能耗单元进行系统分析,给出代码基元和加工设备中喷头仓室、传动组件、辅助组件能耗的定量联系;最后,以4个主要工艺参数为研究对象,通过正交实验法设计27组实验,利用预测方法对加工过程中的能耗进行分析。结果显示,对能耗的影响依次为分层厚度>打印速度>热床温度>打印温度。通过加工实例验证,该方法不仅预测精度可以达到90%以上,且能够在切片模型加工之前为能耗预测提供工具支持,节约生产成本。

高温雾化降尘效率关键影响参数研究及优化

为稳定提高高温环境中的雾化降尘效率,引入蒸发率构造的液滴蒸发因子,利用数值仿真模拟高温环境下的雾化过程,探索喷嘴结构、雾化性能和高温降尘效率之间的交互影响规律;采用L25田口方法设计试验,选取X旋流压力喷嘴的出口直径、进口压力、轴向距离作为关键参数,探究各参数对雾化性能的影响,获得最优参数组合。研究结果表明:雾化区受温度的影响,液滴质量浓度是提高高温雾化降尘效率的关键指标;3个关键参数的重要性由高到低依次为轴向距离、进口压力、出口直径;在HIB钢热轧工艺中,最优关键参数组合为喷嘴出口直径2 mm、进口压力8 MPa、轴向距离90 cm。高温降尘效率提高到80%以上。

多斜孔节流气浮支承的微振动特性研究

为提升气浮支承的稳定性及其定位精度,设计了1种多斜孔节流气浮支承.建立气浮支承的CFD (Computational Fluid Dynamics)模型,基于大涡模拟方法,研究节流孔高度、节流孔倾斜角度、节流孔直径和供气压力对气浮支承瞬态流场的影响.研究结果表明:随着节流孔倾斜角度的增加,气浮支承的微振动先减小再增大,当节流孔倾斜角度为110°时气浮支承的稳定性最佳.随着节流孔高度的增加,气浮支承的微振动随之减小.当节流孔高度增加到0.4 mm后,继续增加高度对气浮支承微振动基本没有影响.气浮支承的微振动随节流孔直径的增加而减小.气浮支承的微振动会随着供气压力的增加而增大.多斜孔节流结构可改变均压腔内流场状态,提升气浮支承的稳定性,且静态特性基本保持不变.

基于等效电路的均压槽气浮支承静态性能研究

针对使用CFD仿真方法进行气浮支承静态性能分析效率较低的问题,提出利用等效电路法提升效率。等效电路法将N-S(navier-stokes equations)方程的简化算法与等效电路建模相结合,以辐射状径向均压槽气浮支承作为研究对象,根据计算所得关键点压强建立等效电路模型,通过列写插值函数计算承载力和刚度,并考察均压槽结构参数以及不同供气压强等因素对静态承载性能的影响规律,最终用实验证明该方法可靠性。分析结果表明,相较于CFD仿真方法,使用上述方法进行气浮支承静态性能分析能够大幅提升效率。且通过与实验数据进行对比发现承载力计算误差均在允许范围内,可靠性突出。通过采用等效电路法简化了含均压槽气浮支承的三维流场计算,为等效电路模型在带均压槽气浮支承中的工程运用提供参考。

面向节能高效需求的数控加工系统多目标优化模型

针对数控加工系统复杂的多源动态能耗特性,提出了一种基于单元工作状态的能耗建模与优化方法。首先,对数控加工系统能耗单元及其工作状态的能耗特性进行分析,建立了时变能耗单元和非时变能耗单元的工作状态能耗模型;其次,构建以切削速度和进给量为变量,以最小系统能耗和最短加工时间为目标的数控加工系统节能高效多目标优化模型,提出一种基于小生境遗传算法的模型求解方法;最后,通过某机床中心架底座加工案例对所提方法和模型进行了验证,并对优化结果、算法性能进行了对比分析,说明了上述模型和方法的有效性。

基于结构界面波能损耗的螺栓联接结构健康监测

针对工程实际中的螺栓松动问题,基于压电陶瓷片激发的超声波通过粗糙接触界面后的能量损耗变化与螺栓预紧力的关系,提出了一种螺栓联接结构压电主动式健康监测的方法。通过有限元法模拟了超声波通过螺栓联接界面的传播过程,分析了超声波通过联接界面后的波能损耗变化,并进行实验验证。结果表明:随着预紧力的增加,超声波通过联接界面后的波能损耗减小,波能损耗与预紧力呈单调变化关系。利用该性质监测螺栓联接松动具有很好的应用前景。

考虑失效特征的废旧零部件再制造成本预测模型研究

分析了废旧零部件失效特征对其再制造成本的影响,建立了一种基于失效特征的废旧零部件再制造成本预测模型,该模型将半监督学习与最小二乘支持向量机回归(LS-SVR)算法相结合,实现了在只有少量已完成再制造的废旧零部件样本和大量未知再制造成本的零部件样本的条件下,对废旧零件再制造成本的预测。该算法加入了k最近邻(kNN)算法,以kNN为辅、LS-SVR为主对未标记的样本进行置信度评估,将各阶段最优未标记样本逐步添加进有标记的样本集中,逐步更新预测模型,能够有效降低噪声,提高模型精度。经案例验证,提出的算法具有良好的回归预测能力和泛化能力。

多特征数据驱动的数控铣削加工能耗预测研究

针对数控加工过程能耗现场采集困难,难以实现精确预测的难题,提出了一种多特征数据驱动的数控铣削加工能耗预测方法。首先,对影响数控铣削加工过程能耗的特征属性进行分析,提出了多特征数据采集及处理方法;其次,运用ReliefF的特征选择算法,对能耗预测影响较大的特征数据进行筛选,确定能耗预测的输入特征数据;运用人工蜂群优化BPNN神经网络(ABC-BPNN)的算法对数控铣削加工过程进行能耗预测;最后,通过某工件表面铣削加工案例对所提的方法进行验证,并进行算法对比,说明了所选方法的有效性。

立体仓库多机器人协同路径规划与冲突消解

针对立体仓库中多机器人协同路径规划问题,建立了一个具有最优作业时间和能耗的多目标路径规划模型。采用分治-协作策略将多机器人路径规划问题分解为多个单机器人路径规划子问题。在路径规划中,采用改进的蚁群算法对每个机器人的初始路径进行规划。基于时空协同约束,采用协同迭代优化策略,提出了多蚁群协同进化算法。针对路径冲突问题,设计了一种动态优先级冲突消解策略,有效地解决了多机器人冲突问题,找到了最优路径组合。仿真结果表明,该方法能有效提高多机器人的协同搬运效率,降低能耗并缩短搬运时间。

多维特征数据驱动的数控车削加工过程碳排放预测研究

针对数控车削加工过程碳排放影响要素繁多、动态特性复杂的特点,提出了一种基于多维特征数据驱动的数控车削加工过程碳排放预测方法。首先,对数控车削加工过程碳排放特性进行分析,建立了包含原材料消耗、辅助材料消耗、能源消耗和废弃物回收处理的总碳排放量计算模型,确定了碳排放不同维度的影响要素;其次,针对不同影响要素的类型,提出了数控车削加工过程碳排放数据的采集、预处理方法,利用岭回归方法对数据主要特征进行选择提取;再次,以提取的特征数据为自变量,提出了一种基于改进的果蝇-差分进化优化BP神经网络算法的数控车削加工过程碳排放预测模型;最后,通过实验对所提方法和模型的有效性进行了验证。

医用钴合金表面改性技术的研究进展

钴合金具有优异的生物力学特性、耐磨损性能和耐腐蚀性能,在医学植入领域有着广阔的应用前景,其表面改性技术已成为医用金属材料的研究热点和重点。本文简述了钴合金材料表面改性技术的优势,包括钴合金材料的生物力学特性、耐磨性能、耐腐蚀性能等。同时归纳了钴合金材料因人体体液腐蚀和摩擦磨损会释放出Co、Cr等金属离子而导致生物致敏等问题。在上述基础上,重点综述了近年来钴合金表面改性技术的研究进展,包括离子注入技术、选区激光熔化技术、真空沉积技术。其中,离子注入技术主要包括氮离子注入、钇离子注入、镧离子注入和钛镍离子注入等;选区激光熔化技术主要包括粉层厚度、激光功率、组分含量、扫描方式和扫描速度等;真空沉积技术主要包括物理气相沉积和化学气相沉积。针对不同钴合金表面改性技术,分别从钴合金材料的生物力学特性、耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性等方面进行了归纳分析。最后分析了钴合金表面改性的发展趋势,认为钴合金表面改性技术应朝着高生物相容性、无金属离子释放、生物功能化、高耐腐蚀性和高耐磨性的方向发展。

废旧零/部件批量表面失效形式识别与分类方法研究

按失效形式对大规模废旧零/部件进行预分类,是提高废旧零/部件批量再制造效率与效益的重要保障。针对大批量废旧零/部件表面失效人工识别效率低、漏检率和错检率高,导致难以满足自动化在线检测与分类需求的问题,提出一种基于机器视觉的废旧零/部件批量在线表面失效形式识别与分类方法。在分析再制造检测服务概念与废旧零/部件失效形式的基础上,针对图像视觉下废旧零/部件“近形-异类”表面失效形式误判率高的问题,利用ROI高斯学习策略对废旧零/部件表面失效区域精准定位,提取候选分类特征,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)筛选出关键分类特征,采用支持向量机(Library for Support Vector Machines,LIBSVM)建立失效形式分类模型,并通过K折交叉验证方法(K-fold Cross-Validation,K-CV)对其惩罚因子和核参数进行优化。以某退役齿轮零件为例对该方法的有效性与可行性进行验证,结果显示:该方法对再制造回收零/部件失效形式的分类精度达到96.7%,比同类算法精度提高了2.3%,比熟练人工检测精度提高了2.5%,表明该方法不仅具有一定的理论优越性,而且具有广阔的应用前景。

再制造服务需求动态获取方法及应用

为获取准确的再制造服务需求以实现服务组合匹配及服务过程,针对客户个体差异性及认知过程的局限性导致需求信息组织和表达混乱、客户隐性需求知识难以抽取的问题,提出一种需求动态获取策略。借鉴制造资源本体建模及本体学习的思想,提出基于本体学习的再制造服务需求自动获取方法。结合再制造及其服务领域特点,建立了再制造服务需求候选本体及其语义表达模型,并在此基础上,通过Web表格有效块划分、相似性计算、内容提取等构建客户再制造服务需求本体。通过应用实例验证了再制造服务需求获取方法的正确性和实用性。

考虑失效状态的废旧机械产品选择性拆卸序列规划方法

针对因废旧机械产品失效状态不确定,导致拆卸目标多样、拆卸过程复杂、拆卸效率和效益不稳定的问题,提出考虑失效状态的废旧机械产品选择性拆卸序列规划方法。构建零件失效属性值矩阵,采用零件可再制造性、拆卸难度、再制造加工成本和再制造能耗4个指标,对废旧机械产品零件进行优先拆卸等级排序,选择合适的拆卸目标;构建产品拆卸混合图模型以及零件连接矩阵、零件优先矩阵;基于产品拆卸混合图模型和拆卸序列优化算法生成最优拆卸序列方案。以二级减速器为例,验证所提方法的可行性和有效性。