复杂场景下工程机器人的机械结构分析与设计

依托于RoboMaster机甲大师赛,提出了一种应用于复杂场景下的工程机器人机械结构分析与设计方法,并基于该原则对工程机器人进行了结构设计,使工程机器人可以实现稳定行走、取弹、登岛、救援等功能。工程机器人的行驶系统采用四轮独立悬挂搭配麦克纳姆轮来进行全方向灵活移动,取弹系统采用一组M3508电机进行夹取和补弹,救援系统采用CDJ-10型迷你气缸和曲柄连杆进行拖车救援。

大学生创新能力的培养实践与调研分析——以太原科技大学机械学科创新团队为例

创新教育的核心是实践,以实践为基本平台的创新教育是使学生掌握创新能力、提升综合素质的根本途径,而组织大学生参与科研项目和竞赛活动是创新教育最有效、最直接的方法。基于这样的理念,通过组建大学生创新团队,并在进行科技竞赛的多年实践基础之上,提出了对大学生进行创新能力培养的途径与抓手,探索出了一条以"专业教育、竞赛实践、科研创新"为主要内容的大学生综合素质与创新能力培养模式,并就大学生创新实践教育的若干相关问题进行了跟踪调查与统计分析。

校企协同创新中心提升研发效率的策略研究——以特种车辆与工程机械关键技术协同创新中心为例

对于特种车辆与工程机械关键技术协同创新中心运营效率不高的问题进行了深入分析。笔者指出了在协同创新过程中各合作主体存在的问题,包括需求不一致、投入不同步、人员合作方向不一以及学生能力不足等。为解决这些问题,提出了一系列应对策略。首先建议明确合作目标,强化项目管理和沟通,促进不同学科领域的跨界合作,并建立长期稳定的合作关系。通过充分沟通,明确合作目标,创新合作模式,有效进行项目管理和资源整合等方法,来协调各方投入的差异。同时,推动与企业深度合作,引入实际企业实践环节,以及跨校合作等措施,以解决学生能力不足的问题。通过这些措施,可以实现校企合作更加顺畅高效,从而达成协同创新中心设立的初衷。

弧形绝缘子金属连接环局部机械损坏识别仿真

弧形绝缘子金属连接环通常安装在电力设备上,由于其所处的环境复杂,且存在各种环境干扰因素的影响,使得其局部出现机械损坏时,识别结果不准确。为了精准识别连接环局部机械损坏,提出一种弧形绝缘子金属连接环局部机械损坏识别方法。通过形态学开—闭重构运算对弧形绝缘子金属连接环图像展开建模,使用差分运算获取差分图像,并结合最大熵值法对其分割。根据弧形绝缘子金属连接环的特点,排除非损伤部分对图像识别的干扰。采用基于分形理论的差分盒维法,将图像划分为多个子块并计算其分形维数值,并判断图像是否在数值范围内,从而实现对连接环局部机械损坏的识别。实验结果表明,所提方法可以精准识别弧形绝缘子金属连接环局部机械损坏,具有比较强的适用性。

地方院校重型机械专业本硕博贯通培养模式探索

在智能制造和推进教育现代化的背景下,文章针对目前重型机械领域人才培养定位和人才培养过程中存在的问题,积极探索重型机械专业新型人才培养路径。首先,结合重型机械专业特点和学科优势,以项目需求为导向,构建知识、能力与素质贯通的重型机械专业“3+1+X”本硕博贯通培养模式;其次,统筹重型机械专业基础知识和学科研究方向,融合交叉学科知识,构建行业特色鲜明的本硕博贯通一体化课程体系;最后,从人才的不同培养阶段入手,构建重型机械专业本硕博贯通一体化科研实践创新能力培养体系,为机械类专业贯通型人才培养模式的改革和探索提供思路与方向。

基于镜面反射算法的机械产品结构稳健优化设计

为提高机械产品的质量和可靠性,降低制造成本,以箱形截面的悬臂结构为研究对象,采用智能优化领域中的最新研究成果-镜面反射算法,综合结构优化设计和稳健设计两种先进的结构分析方法,对悬臂梁结构进行稳健优化设计研究。在对机械产品结构进行轻量化研究的前提下,探究实际环境中某些具有非确定设计特征的参数的影响,保证设计目标不会因设计变量的微小变化而产生较大波动,提高产品的稳健性。在结构优化模型中引入灵敏度指标的概念,构建能够同时满足结构轻量化和稳健性的多目标优化问题。考虑环境及制造条件的影响,将设计变量参数离散化,采用MATLAB编写专用优化程序对悬臂梁结构进行稳健优化分析,数值算例的计算结果表明,镜面反射算法适合于求解结构稳健优化设计问题,镜面反射算法是一种方便、实用的结构设计工具,这里的研究为金属结构的设计提供了新思路。

虚拟仿真实践教学平台在冶金机械专业教学中的探索与实践

高等学校开展虚拟仿真实践教学活动是高等教育网络化、信息化、虚拟化、共享化发展的重要内容。针对冶金机械专业课程涉及面广、实践性强并与钢铁企业生产关系密切等特点,太原科技大学机械工程学院建设了冶金机械轧钢生产虚拟仿真实践教学平台。该平台作为冶金机械专业课堂教学和实习实践等教学环节的有效补充,极大地培养了学生的学习兴趣,提升了学生的学习效果,已成为解决冶金机械专业实践教学中工业现场环境不足等问题的有效途径。

基于KNN-RRT 的机械臂运动路径规划算法

针对机械臂路径规划过程中节点生成容易陷入局部最小值、算法收敛速度慢等问题,以目标引力函数渐进最优快速扩展随机树(P-RRT)为基础,提出一种基于KNN快速查找的自适应步长的改进RRT算法(KNN-RRT)。首先,在目标引力的基础上引入AdaGrad方法来调整自适应步长系数,降低随机点采样陷入局部最小值的问题;其次,利用KDTree来存储节点并利k邻近快速搜索查找相邻节点,提高算法的效率,并结合三次B样条曲线优化搜索路径的质量;最后,基于KNN-RRT算法在不同障碍物环境下进行实验,实验结果表明该算法在路径搜索时间、路径质量等方面有显著提升,提高算法的稳定性。

“连续输送机械”课程思政教学实践与研究

我国输送机械行业的飞跃式发展,对输送机械人才提出了更高的要求。面向基于产出的教学理念,以“连续输送机械”课程为研究对象,讨论从课程特点、教学内容、教学设计、案例分析、实训等环节导入思政元素的方式,以学生技术能力和非技术能力的同步培养为核心,设计思政元素,涵盖了节能降耗、绿色化、智能化可持续发展、大国重器、自主创新、科学精神、工匠精神、使命担当、艰苦奋斗、工程与环境、工程伦理等;采用“线上+线下”混合教学、案例教学的教学方法,从教学理念、课前要求、课中翻转、课后巩固等多个方面改革教学方法使课堂活起来,切实提高教学质量,同时将思政内容自然融合,为工学类应用性专业课程思政建设提供思路和方法。

工学类硕士研究生导入式自主学习培养模式探索——以太原科技大学起重运输专业为例

文章以太原科技大学起重运输专业为例,为进一步提高起重运输专业人才培养质量,提出"夯实基础、接触前沿、强化动手、引领技术"的创新型研究生培养模式,基于学科前沿导入,以案例库为载体开展起重运输专业的研究生自主学习培养模式改革。通过分析专业课程的特点及案例分析学习的必要性,结合行业的实际情况建立案例库,指出案例库建设内容,研究生利用案例库进行专业课程的自主学习,以此夯实专业理论基础,提升科研能力,获得较好的研究生培养效果。

工程机械各态约束阻尼结构动力学研究探讨

工程机械在“一带一路”建设中发挥着主力军作用。为有效降低整机振动与噪声水平,可在其上采用各态阻尼结构。该文针对粘弹结构动力学特性中的材料温频变及结构参数多变性等难题,综述了粘弹约束阻尼结构动力学特性的四种主流分析方法。介绍了粘弹约束层阻尼结构的代表性敷设形式,重点归纳总结了各种研究方法的优缺点,指出了动力学分析有待进一步探讨的问题。为我国工程机械减振的应用研究提供一定的参考,同时可为阻尼技术在各个经济领域里的广泛应用提供研究方法。

工程车辆3-RPS座椅悬架半主动滑模控制

工程车辆处于恶劣的工作环境中,垂向单维度的被动减振无法满足实际需求。为解决该问题,依据可实现三维减振的3-RPS并联机构座椅悬架,提出一种新型三维控制策略。基于“座椅-人体”三维振动数学模型,设计一种新的三维天棚控制模型,作为滑模控制的参考对象。设计滑模控制器,并根据Lyapunov稳定判据,对控制系统的稳定性进行分析判断。利用Simulink软件建立座椅-人体受振模型,对处于E、F、G级3种路面环境中,分别采用滑模控制以及被动控制模式的座椅的减振效果进行仿真对比分析。结果表明,相较于被动控制的座椅悬架,采用三维滑模控制的座椅悬架在垂直方向上的加速度下降率在38.88%至57.06%之间;俯仰方向上的角加速度的下降率在36.00%至54.89%之间;侧倾方向上的角加速度的下降率在49.58%至59.97%之间。且可有效降低垂直方向上的加速度峰值,对于冲击载荷减振性能良好。研究成果可为半主动多维减振座椅悬架控制策略的研究提供一定参考。

2023年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了2024年的主要工作。

多传感器信息融合的机械臂避障系统设计

为实现更准确、可靠的环境感知和避障决策,基于多传感器信息融合设计了一种机械臂避障系统。首先利用多传感器采集机械臂工作环境信息,经过数据层、特征层以及决策层处理,建立了多传感器下的机械臂人工势场模型,并加入引力函数、斥力函数和限制函数;其次通过设置传感器检测权重,融合障碍因素综合信息,实现多传感器信息融合下机械臂的避障;最后通过仿真实验证明,采用多传感器信息融合方法能够增加障碍物特征识别的成功率,提升避障成功率和路径规划效率。

校企合作背景下的车辆工程专业研究生培养模式研究

随着汽车行业向新能源智能网联汽车方向的转型,汽车企业对车辆工程专业研究生的要求不断提高。在这样的背景下,要求培养研究生具有较强的实践能力、科研能力、创新创业能力。传统研究生培养模式理论研究与工程实际相脱节的弊端不断显现,而校企合作作为工科研究生的创新培养模式可有效解决这个问题。本文从车辆工程专业研究生的培养特点出发,从研究生培养目标、培养方案制定、教学方法和内容、专项技能训练和实践基地建设等方面,对改革完善研究生的培养模式进行了研究,为应用研究型高层次专业人才的培养提供了参考。

矿用音圈电机式电-机械转换器特性分析

为解决现有本安电磁铁响应频率低,无法满足液压支架快速动作要求的问题,提出采用一种高频响本安型音圈电机作为矿用电磁阀电机械转换装置的解决方案。建立了音圈电机Ansoft Maxwell仿真模型,对音圈电机磁场分布情况、输出力特性以及动态响应展开研究。音圈电机气隙处磁场分布均匀,电磁力随磁势的增大而增大,受线圈位移的影响较小;空载和带有负载时音圈电机电流均满足本安要求;空载时响应频率约为6.7 Hz,相较于现有本安型电磁铁有显著提高;负载对音圈电机释放过程有显著促进作用,有负载时电机响应速度更快。研究结果表明,音圈电机式本安型电-机械转换器是可行的,可为进一步开发和完善高响应矿用本安电-机械转换器提供技术参考。

工程机械作业机构能量回收技术研究现状

我国是全球最大的能源消费国,环境问题、原油进口和短缺危机已经成为我国持续发展的沉重负担。工程机械是我国的重要支柱产业之一,提高其能源利用效率是满足国民经济发展能源需求和应对环境问题的有效途径。针对工程机械许多作业机构都存在向系统回馈能量的情况,从工程机械动势能回收技术方面,介绍了对大质量和转动惯量的高频次作业机构进行节能降耗的主要技术进展和新的研究成果。希望能从能量回收原理和方法,推动行业发展和技术进步,从而提升我国工程机械的质量和水平。

工程机械泵控液压缸研究现状及应用

工程机械泵控技术能降低液压系统的能耗、噪声和装机功率,减小废油处理对环境的污染,可实现用导线代替钢管传递动力的分布式智能控制,是实现液压控制技术绿色化的理想途径。以泵控差动缸和对称缸的基本回路原理为基础,介绍了轮式装载机、液压挖掘机采用泵控技术后的燃料消耗降低情况。

机械设计教学与工程能力培养——以过山车关键零部件疲劳分析为例

基于动态仿真所得数据,应用机械设计课程相关理论对过山车关键零部件进行结构分析和疲劳分析,得出过山车关键零部件强度条件满足安全要求的结论,将理论知识应用于工程实际,培养学生的工程应用能力。

工程机械结构件可靠性及整机综合性能提升研究

掌握各铰接点在偏载工况下所受的最大载荷,对于改进局部结构、提高结构件整体的可靠性具有重要意义。整体研究方向和内容在液压挖掘机产品全生命周期内,会经历设计、分析、制造、使用和维护多个环节,其中的分析包括静态分析和动态分析。静态分析包括工况分析、强度分析、刚度分析等。动态分析包括包括模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析、控制特性分析等。