摘要：随着科学探索和工程实践对无人化需求的持续提升,机器人已成为航空航天、工业生产等领域必不可少的关键装备,兼具构型柔性和承载刚度的张拉整体球形机器人在深空探测、灾害救援等非结构化应用场景备受关注。在简述张拉整体基本理论的基础上,围绕张拉整体球形机器人的初始构型设计与运动构型控制,重点概述了此类机器人的设计参数与性能参数,运动模态及基本原理,传统与新兴控制方案,模拟环境与仿真技术,以及现有样机形式等多方面的研究现状与发展趋势,为开发张拉整体球形机器人的姿态控制技术提供理论参考。

摘要：目的探讨AIGC支持的人机智能协同创作应用于学龄前儿童(3~6岁)美术教育并培养儿童艺术创造力的潜力和方法。方法基于学龄前儿童美术教育与人工智能融合的背景,通过对学龄前儿童数智化美术教育产品现状和AIGC在儿童绘画表达中实际应用现状的分析,讨论了AIGC应用于学龄前儿童美术教育的机会和潜力。从人机协同的特征出发,分析人机智能协同绘画的研究案例,探讨了AI与儿童的人机关系。结果归纳出AIGC可以通过提升能力、激发创意和协作共创三种方式赋能儿童绘画创作,提出了基于人机智能协同的学龄前儿童绘画游戏设计策略,即AI在儿童创作的不同阶段可以作为协助者、启发者、激励者、共创伙伴、再创造者,并据此设计了儿童绘画游戏Artventure。结论AIGC在辅助绘图、协同创作和灵感激发上具有独特优势。AIGC赋能下的儿童美术教育产品不仅有助于提高儿童绘画创作能力,更能指导“α世代”对个性化的追求和数字素养的培养,以便适应未来人机协同合作的新模式。

摘要：在氢能技术快速发展的背景下,作为关键应用之一的质子交换膜燃料电池(PEMFC)的流道设计受到重点研究。该研究通过构建基于实际尺寸的PEMFC全尺寸单流道模型,并在模型中嵌入不同形状的凸台结构,使用Comsol仿真分析探究凸台几何参数对电池性能的影响。结果表明:凸台结构能显著提升功率输出,电流密度增幅达到10%至31.25%,功率提高3%至9.2%;气体流速与功率输出与凸台高度呈正相关,0.2 mm高的矩形凸台性能最佳,显示适宜的凸台高度能有效提升PEMFC效率;通过增强传质效果、优化工质在燃料电池内部的分布,尤其改善流道后半段的水淹,凸台的设置可进一步增强电池功率。与凸台长度相比,凸台高度是主要的优化方向。该研究为全尺寸的PEMFC流道优化提供了理论上的支持,对提高氢能源效率具有指导意义。

摘要：金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点,可满足复杂结构件单件小批量个性化需求,在众多金属增材制造工艺方法中,金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针对直写成形射流特点,分类建立了液滴流、曲张流、平滑流、波动流4种典型射流状态模型,模拟并分析了射流的演化过程,获得了修正后的金属射流连续段长度公式,以及射流沉积稳定性调控的关键因素;基于金属射流单道沉积工艺试验,获得了不同射流状态沉积后轨迹均匀性的基板速度调控范围。射流状态模型建立和沉积轨迹均匀性调控范围的获取,为金属熔融直写工艺形性调控提供理论依据。

摘要：针对可修备件多级库存的METRIC模型边际优化算法效果不高问题,提出了一种改进粒子群算法来求解模型。在分析可修备件供应保障过程的基础上,建立了METRIC模型,以保障费用最低为优化目标,以系统可用度为约束条件,用改进的粒子群算法寻找备件在各级仓库间的最优分配方案。改进的粒子群算法对惯性权重和学习因子进行了动态调整,并加入罚函数提高了算法收敛速度和寻优结果,最后通过算例分析对比了边际优化算法。结果表明,改进的粒子群算法对比边际优化算法,在同样的可用度约束下,保障费用降低了5.8%,在解决装备可修备件多级库存优化中具有一定的优越性。

摘要：为提升压雪车在滑雪场行驶与作业的夜间环境感知能力,提出了压雪车车载激光雷达点云时域波形阶跃值检测的雪道分割算法,并构建了适用于高山滑雪场的实时定位与建图算法(SLAM)。首先,对点云反射率分布进行统计并标记飘雪噪声点,利用邻近点线性插值方法对标记的飘雪噪声进行处理,保证点云的时域波形连续性,同时在特定扫描视角内划分栅格并以相邻网格高程值变化实时估计坡度。其次,根据山地滑雪场典型障碍设计了相应的时域波形阶跃值检测判据,筛选雪道-障碍分界点,划分扫描区间并对区间内的波形阶跃值进行包络,实现雪道点云特征分割。然后,根据雪道分割结果对特征进行分类匹配,并利用特征约束方法提高建图速度。最后,在张家口万龙滑雪场的高级和中级雪道进行算法效果验证测试。测试结果表明:所提出的雪道分割算法对单帧点云数据的处理平均耗时为2.36 ms,平均分割准确率可达98.54%,在基于雪道分割算法的改进SLAM方法中可以准确实现雪道-障碍分割,在建图精度方面表现更为优越且大幅缩减了计算耗时。

摘要：目的工业数字孪生技术在钢铁行业的应用展现了其显著的潜力,成为工厂数字转型的核心技术之一,尤其在数据建模方面。本文梳理工业数字孪生中数据建模技术在钢铁行业中的应用。方法通过梳理相关文献,重点分析四种数据建模方法,即基于知识的方法、基于机理的方法、基于传统机器学习的方法和基于深度学习的方法,详细介绍这些方法的优势、局限性和具体应用案例。探索了这些方法在数字物理实体融合的工业数字孪生系统构建中的潜力,以及未来模型的可扩展性设计,特别是针对大模型技术的应用。结论通过这一综述,梳理钢铁行业现有工业数字孪生数据建模技术,为钢铁行业的数字化转型提供有价值的见解,并为未来的研究和实践提供方向。

摘要：针对混流装配线工序加工资源需求多样、工艺复杂、装配工期长等问题,采用Petri网和改进遗传算法对该问题进行优化求解。建立混流装配线赋时库所Petri网(timed place Petri net, TPPN)调度模型,基于模型激发序列,采用基于工序的编码方式进行染色体编码;采用精英保留策略选择优异个体,改进遗传算法的交叉、变异操作,用改进后的遗传算法求解混流装配线调度问题。通过对比案例及实例数据计算结果验证了方案的有效性。

摘要：目的 压雪车是滑雪场运营的必需车辆,驾驶员通常要在夜间低温恶劣环境下连续作业,这对其驾驶室设计的人因安全性和驾驶舒适性提出了高要求.方法 本研究以人机工程学理论为基础,针对第一款国产室外大中型压雪车SG400 的驾驶室,从作业空间、驾驶员视野、人机界面的控制元件布置及其功能设计等方面开展了安全和舒适性分析与评估.结果 SG400 压雪车驾驶室作业空间和驾驶员视野设计合理,满足人因安全要求;人机界面的部分控制元件布置和功能设计有待改善,并提出了针对性的优化建议.结论 为国产压雪车的人因安全与舒适性设计、压雪车相关设计标准的制定提供理论依据.

摘要：翻转课堂教学模式遵循“以学生为中心”的理念,可以有效提高学生学习的积极性,培养学生的团队协作能力、自主学习能力、分析和解决问题能力及表达能力等。基于翻转课堂教学模式对大学机械工程专业必修课程——机械制造装备设计课程进行了研究,分析了课程教学现状及教学中存在的问题,探讨了机械制造装备设计课程采用翻转课堂教学模式的教学设计,指出了开展翻转课堂教学过程中出现的问题并提出了持续改进建议。