摘要：针对球形机器人在多需求非结构化环境下设计方案配置与选型中存在的主观性和不确定性问题,提出了模糊粗糙数与复杂比例评估(Complex Proportional Assessment,COPRAS)相耦合的方案评估方法。综合考虑方案设计时不同需求特征指标间的重要度关系,基于模糊粗糙数实现对需求特征指标的定量分析;采用COPRAS方法对所有备选设计方案进行综合评估,根据效用度指数得到所有备选设计方案的优先级排序,确定最优的配置方案,并以变形球机器人的选型为例进行了评估验证。结果表明,该方法具有较好的可靠性和实用性,为以后机器人设计方案的配置选型提供了有效参考。

摘要：为了提升球形机器人在狭小空间、复杂地形、颠簸路面等不同场景下的机动性与越障性能,使用被动展开单自由度机构扩大展开半径来提升越障性能,通过引入齿轮齿条直线展开机构,设计了一种结构紧凑、多种运动模式的球形机器人。建立数学模型,对球形机器人机构进行运动学和动力学分析;通过对球形机器人Adams仿真建模,得出滚动、越障时的仿真结果,与理论值对比分析,验证了运动学、动力学分析的正确性;在此基础上制作实物样机,进一步验证了该机构的可行性,证明该机构具有较强的机动性与越障能力。

摘要：为提升草原放牧牛羊福利化养殖装置性能,开发一种基于多传感器原位数据检测与模糊PID控制相结合的畜牧养殖智能饮水控温系统。该系统主要由数据采集模块、注水加热模块、温度控制模块以及远程数据监测模块组成。数据采集模块是采用多种传感器对饮水装置中水温、水质、水量等信息实时采集;注水加热模块采用底部注水加热的形式,便于水温自下而上发生层流流动,使水温分布更均匀;温度控制模块采用基于闭环负反馈模糊PID控制算法,自整定PID系数,实现水温精准控制;远程数据监测模块是针对用户设计,便于用户实时观察饮水装置的工作情况。对系统开展模糊PID控温测试以及水温温场均匀性试验验证与仿真分析,试验结果表明:模糊PID控温效果与常规PID控温相比,模糊PID控温曲线更光滑,加热响应速度更快,当预设水温目标温度为23℃,入水水温分别为7℃、9℃、11℃、13℃、15℃时,实际加热温度与目标温度的波动幅度最大仅为0.3℃;对不同测温点加热,得同一水平面不同测温点最大温差为0.3℃,水槽不同截面水温温差小于0.2℃,装置测温点水温能精准控制在23℃±0.5℃。畜牧养殖智能饮水控温系统的水温温度场均匀性良好,能够为福利化养殖提供装备支持。

摘要：针对传统火炮弹丸速度测试方法中存在难以获取整条速度曲线、易受环境影响、体积庞大、成本较高、操作复杂等问题,提出了一种基于身管应变的小口径火炮弹丸速度测试方法。基于30 mm口径火炮设计了应变测试仪,实现身管外壁应变测试。根据厚壁圆筒理论计算得出火炮膛压曲线,通过弹底压力解算模型得出弹底压力曲线,与弹载存储测试方法得到的弹底压力曲线进行对比。结合弹丸运动方程得出弹丸速度曲线,采用四阶龙格库塔算法建立弹丸速度仿真模型,将应变测试、弹载存储测试得到的弹丸速度曲线与仿真曲线进行对比。结果表明:应变测试、弹载存储测试与仿真弹丸速度曲线趋势基本吻合,最大速度误差分别为1.1%和0.5%,验证了应变测试方法的可行性,为小口径火炮弹丸测速开辟了新途径。

摘要：为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约37%。同时,开展了激光冲击强化以及外物损伤后的残余应力/应变场数值仿真,结合Kitagawa-Takahashi(K-T)图法建立了考虑外物损伤与激光冲击强化的疲劳强度预测方法,与试验结果相比平均误差为7.3%,验证了方法的有效性。

摘要：营养液膜栽培技术(Nutrient Film Technique,NFT)模式下,作物对环境变化更加敏感。为保障作物根区环境条件合理,需要精准调控栽培管道内的温度,从而有效提高水培生菜品质,同时降低整体温室环境调控能耗。采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络模型的输入权重和阈值,以单个NFT栽培槽为研究对象,对槽内根区不同的监测区域分别构建温度预测模型,并与标准的BP神经网络和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型进行对比。结果表明,GA-BP预测模型与标准BP和CNN神经网络模型相比,均方根误差分别降低0.82和0.42,平均绝对误差分别降低0.54和0.25,绝对系数分别提高0.08和0.03。该方法可提高基于BP神经网路算法对NFT根区温度预测模型精确度,为根区温度的精准控制提供可靠依据。

摘要：针对机械工况恶劣、结构复杂,单特征门限报警的故障预警方法对其预警常出现误、漏报警事件的现状,提出一种无限高斯混合模型(IGMM,Infinite Gaussian Mixture Model)结合区间统计的机械故障预警方法。首先,将机械振动信号映射为高维特征空间,对其所在空间进行区间划分。然后,利用IGMM估计出机械健康状态下高维特征空间在各区间频数的分布;利用累计计数方法统计出机械在实时状态下高维特征空间在各区间频数的分布。最后,对以上两个频数分布计算距离并将其与自学习得出的预警阈值作比较,实现故障预警。验证结果表明,提出方法的预警准确率较高且时效性较好。

摘要：管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度,提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积,尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后,整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm,最优横向分辨率为15.63μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人,验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷,提升对管壁细节信息的捕捉能力。

摘要：误差补偿是提升数控机床加工精度的重要手段。该文利用三坐标测量机,测量精加工后六边形凹槽表面上部分点的三坐标,并根据理想模型计算轮廓误差。以镜像反变形的思路,对刀位点连线中点处的轮廓误差进行补偿,得到新的NC数据。在一个立式加工中心上进行对照实验,结果表明:误差补偿后,零件的轮廓误差绝对值最大值降低了48.1%,加工精度得到明显改善。基于轮廓误差的NC数据补偿方法,对以直线加工路径构成的零件有很强的适用性。以刀位点连线中点为补偿对象有利于误差测量和程序设计。

摘要：给出了导轮磨床运行和程序设计的理论基础———四轴复合联动的数学模型。介绍了复合联动的设计原理。为创新应用数控技术提供一个实例。