摘要：硅基材料理论容量高、电位低、自然资源丰富,是最理想的锂离子电池负极材料。但是硅基负极在锂化和脱锂过程中巨大的体积变化,导致了硅基负极的循环稳定性与导电性差,阻碍了其实际应用。硅碳复合材料可将碳材料的高导电性和机械性能与硅基材料的高容量和低电位的优势相结合。综述了硅碳负极材料的主要制备方法,总结了硅碳复合材料的结构设计,并对未来碳硅材料的研究工作进行了展望。

摘要：构建了一种新四维超混沌系统,研究该系统的分岔现象,利用信源加密的方式将新系统应用于图像加密领域。分析新系统的动力学特性及稳定性,运用非线性动力学理论对其进行研究,并设计线性控制器对时滞分岔点进行控制。将新系统与混沌加密算法结合应用到图像加密上,与行列置换加密算法相比较,验证其加密性能。MATLAB软件仿真结果表明:新系统发生超临界Hopf分岔且在时滞分岔点附近表现出不同的稳定性,受控系统的Hopf分岔点由0.6739延迟至0.7229;超混沌加密算法比传统加密算法具有更强的安全性和抗攻击性。

摘要：针对变形三浦折纸机构设计的连续型机械臂的刚度调节问题,探讨了几何参数对折纸机械臂刚度的影响。首先,基于杆铰模型法,保持3组折纸机械臂模型的锥角、长度一致,对机械臂施加压力,利用Matlab仿真程序分析了机械臂在伸展和收缩状态下的弯曲刚度,计算出相应的弯曲刚度比。结果表明,当机械臂端面多边形的边数从5增加到7时,弯曲刚度比随着多边形边数的增加而增加,可实现折纸机械臂在伸展状态下具有刚性、在收缩状态下具有柔性。其次,利用虚功原理对折纸机械臂的力-位移关系进行建模,明确了锥角与机械臂负载受力的关系。最后,分析了3组锥角不同的折纸机械臂。结果表明,随着初始锥角的增加,抵抗外力的性能并不是一直增强,即锥角的变化会对机械臂的负载性能产生影响。

摘要：塑壳断路器操作机构为含弹簧柔性杆的连杆机构,其运动学与动力学耦合特性导致机构设计极为困难。其合闸运动经历两次主弹簧与不同构件共线的特殊位置:第一奇异位形和第二奇异位形;以两个奇异位形为边界条件,研究操作机构的变拓扑结构、变运动状态特性。以第一奇异位形瞬态动力学分析得到通过第二奇异位形的必要条件:手动操作力对操作手柄的力矩大于第一奇异位形处弹簧力的力矩;经过动力学分析,操作机构第二奇异位形偏移特性与弹簧刚度、弹簧预紧力有关。通过ADAMS仿真,发现弹簧刚度、弹簧预紧力越大,操作手柄在机构第二奇异位形处的角位移越小,操作机构第二奇异位形位置将超前;实物样机合闸实验说明塑壳断路器操作机构达到了设计要求。第二奇异位形偏移现象及偏移特性的发现与揭示,为塑壳断路器操作机构设计及性能优化提供重要理论依据和实用价值。

摘要：为解决多足机器人控制系统复杂、加工装配困难的问题,设计了一种基于单自由度Jansen连杆机构的转盘式多足仿生机器人,并对其进行运动学分析和优化。首先,运用旋量理论对机器人的单条仿生机械腿进行自由度验证,并运用复数矢量法对仿生机械腿进行运动学求解,得到其足端运动轨迹方程及各关节的转动角度。然后,基于仿生机械腿足端的运动轨迹及其影响因素,分析了其优化方向。接着,提出了转盘式传动机构,并对仿生机械腿的转动关节和足端进行了优化,同时利用SolidWorks软件对转盘式多足仿生机器人的步态进行了时序分析。最后,制作了转盘式多足仿生机器人样机并分析了其在常规路况下的运动能力,验证了其可行性。结果表明,改变曲柄长度和机架水平倾角可优化多足仿生机器人的运动轨迹,使其更符合实际应用所需;转盘式传动机构与多条仿生机械腿的叠加,提升了机器人的环境适应性。研究结果为后续机器人系统的设计及工程应用提供了重要的理论依据。

摘要：针对音圈电机驱动柔性微定位平台的低阻尼谐振问题,利用零极点配置的根轨迹校正方法对其谐振振动模态进行有效抑制以满足其跟踪精度高、响应速度快、抗干扰能力强的性能要求。首先,搭建了音圈电机驱动柔性微定位平台系统并进行系统辨识,获得平台的动态特性;其次,为改善系统的响应特性,在原系统根轨迹上加入共轭零点消除低阻尼共轭极点带来的振荡;此外,在闭环系统基础上加入前置的相位超前前馈控制器以消除闭环系统的相位误差;最后,利用所设计控制器对频率为1 Hz、2 Hz、5 Hz的正弦信号和三角波信号进行跟踪实验,最大跟踪误差分别为轨迹幅值的7.08%和6.05%。实验结果表明,系统能够较好的复现所跟踪的信号,跟踪误差得到了较好的抑制,证明了所设计控制器的准确性、有效性。

摘要：针对灵巧机器手的仿生触压感知功能,以光纤布拉格光栅作为信息传输和感知载体设计了可穿戴的触压感知指套。分别对指套的三种触压状态进行研究,选择触压位置1为垂直指尖,触压位置2为倾斜15°指尖,触压位置3为倾斜30°指腹。触压感知特性分析和实验研究表明,在0~10 N的触压力范围内,该感知指套具有较好的灵敏度和线性度,在位置1、位置2、位置3的平均灵敏度分别为24.119 6 pm/N、10.338 3 pm/N、-1.580 7 pm/N,线性度都在99%以上,该指套能分辨出手指不同触压位置以及加载力(载荷)的大小。为进一步验证指套仿生触压感知性能,进行硬度辨别感知实验,提出了标准触压波深比作为硬度感知的量化表征参数。该传感指套可以感知出四种硬度硅胶,具有很好的重复性,重复性误差分别为3.82%、0.97%、0.51%、0.29%,为灵巧机器手触压感知的深入研究提供参考。

摘要：水下环境鱼类分割是实现体长测量、体重估算和群体计数等智能化测量的关键技术,为了提高分割的准确性,提出一种融合边缘监督的改进Deeplabv3+鱼类分割方法。编码部分采用更少的下采样次数,浅层增加卷积块注意力机制(convolutional block attention module,CBAM),以减少信息丢失并增强浅层语义信息;通过设计混合膨胀卷积(hybrid dilated convolution,HDC)改进空洞空间卷积池化金字塔(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)模块,提取深层特征;在解码输出部分结合Canny边缘检测算子引入边缘监督,通过边缘损失函数来获得边缘预测和边缘标签的误差以更好地学习边缘特征;最后根据不同类像素比率引入优化的损失函数,进一步提升模型的语义分割性能。该方法在VOC2012数据集上mIoU达到84.56%,较Deeplabv3+方法提升了3.27%,验证了其泛化能力。在DeepFish数据集上做消融实验,mIoU高达93.66%,均高于Deeplabv3+、Unet和PSPNet等常见方法。该研究提升了水下环境鱼类分割的精度,可为水产养殖智能化提供支持。

摘要：随着近些年“智能制造”理念的提出,自动化工厂对于无人数字化生产的需求越来越多。过去的技术早已不能满足如今工厂的要求。随着工业机器人与机器视觉行业迅速发展,大大降低了生产中的人工参与度,实现了真正意义上的无人化工厂,视觉行业的出现也扩大的工业机器人的应用领域,对整个自动化行业逐步走向智能化有着十分重要的作用。构建了一套针对无序来料的定位系统,该系统可以引导机械手对无序物料精确抓取,并进行有序摆放。整个系统由机械手、CCD相机、计算机,光源及软件算法构成。首先通过标定获取相机的内外参,机械手和相机之间的转化矩阵,其次通过光源配合CCD相机对物料,物料盒进行取像,利用图像处理算法,定位算法,对物料和物料盒进行定位。将定位结果通过通讯协议传输给机械手端,机械手完成对物料的无序抓取与有序摆放。最后我们通过雅马哈YK500-600XGL机械手,大华工业相机,研华工控机进行实验,实验结果符合预期期望。

摘要：为了解关节摩擦对刚柔耦合机械臂末端抖动的影响,解决机械臂的优化设计问题,利用ANSYS、ADAMS软件建立机械臂刚柔耦合模型,并在ADAMS中进行动力学仿真。通过进一步创建考虑关节摩擦的机械臂虚拟样机模型,对机器人末端振动特性进行动态模拟与分析。仿真结果表明:在机器人实际工作过程中,关节2和关节3存在摩擦对机器人末端抖动的影响最显著;在考虑多关节摩擦时,关节2和关节3共同存在摩擦时可使得机器人末端非周期性抖动幅值减弱,且当关节2摩擦因数取0.1时机器人末端抖动表现最弱,但关节3摩擦因数的改变几乎不会引起机器人末端抖动情况的变化。