检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2025年第1期36卷 87-95页

作者：陈修龙王爱郭王景庆山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

为改善含运动副润滑间隙多连杆机构的动力学特性,以二自由度七连杆机构为研究对象,建立转动副润滑间隙模型,采用拉格朗日乘子法推导出含润滑间隙机构的动力学方程,并通过试验验证了动力学方程的正确性。为优化变量,建立含润滑间隙机构... 详细信息

为改善含运动副润滑间隙多连杆机构的动力学特性,以二自由度七连杆机构为研究对象,建立转动副润滑间隙模型,采用拉格朗日乘子法推导出含润滑间隙机构的动力学方程,并通过试验验证了动力学方程的正确性。为优化变量,建立含润滑间隙机构动力学优化模型并利用遗传算法求解。结果表明动力学优化使滑块的加速度降低25%,转动副间隙A、B处的运动副元素之间的作用力分别减小14.8%、18.2%,有效提高了含转动副润滑间隙机构的动力学特性。

关键词：优化设计动力学特性润滑间隙多连杆机构

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基于改进AMDM的变截面Timoshenko梁的自由振动分析

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振动与冲击 2025年第8期44卷 89-100页

作者：姚东辉任勇生山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

梁的自由振动问题通常可以归结为对运动偏微分方程的求解。修正的Admoian分解法(Adomian modified decomposition method,AMDM)是一种精度较高的求解偏微分方程近似解析解的数学方法,但其计算精度取决于收敛域,在求解横截面尺寸随位置... 详细信息

梁的自由振动问题通常可以归结为对运动偏微分方程的求解。修正的Admoian分解法(Adomian modified decomposition method,AMDM)是一种精度较高的求解偏微分方程近似解析解的数学方法,但其计算精度取决于收敛域,在求解横截面尺寸随位置线性或非线性变化的非均匀Timoshenko梁的振动问题时收敛性较差。为了改进收敛性,将振动方程中与截面形状相关的项分离出来,根据形状相关项Taylor展开式的收敛情况将梁分割成若干小段,分别对每个小段应用AMDM,最后通过给定的边界条件求解固有频率。上述改进AMDM为求解截面尺寸非线性变化的Timoshenko梁的振动问题提供了一种通用方法。该研究分析了悬臂梁边界条件下梁的锥度、形状函数的幂次等参数对收敛性和固有频率的影响。通过与有限元仿真的对比,验证了方法的有效性和准确性。

关键词：变截面 Timoshenko梁改进修正的Admoian分解法(AMDM) 形状函数固有频率

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考虑球面副磨损间隙的空间并联机构动力学响应分析

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振动工程学报 2025年第3期38卷 490-498页

作者：陈修龙张昊樊慧凯山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

为了掌握球面副磨损间隙对空间并联机构动力学响应特性的影响,提出考虑多球面副磨损间隙的空间并联机构动力学建模与响应特性的分析方法。以3SPS-S空间并联机构为研究对象,基于Archard磨损模型建立球面副间隙处的磨损模型,通过计算磨损... 详细信息

为了掌握球面副磨损间隙对空间并联机构动力学响应特性的影响,提出考虑多球面副磨损间隙的空间并联机构动力学建模与响应特性的分析方法。以3SPS-S空间并联机构为研究对象,基于Archard磨损模型建立球面副间隙处的磨损模型,通过计算磨损深度,并对磨损表面进行重构,得到磨损后的球头与球窝,建立考虑球面副磨损间隙的空间并联机构动力学模型,求解得到数值结果,对比分析磨损前/后机构动力学响应的变化,并分析初始间隙值、有/无负载对磨损后机构动力学响应的影响。结果表明,磨损后的非规则间隙对并联机构动态特性带来不利的影响,且增大间隙值和引入负载降低了并联机构运行的稳定性。

关键词：空间并联机构动力学响应球面副磨损间隙

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基于MLS点云强度校正的行道树树冠识别方法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：刘旭李秋洁徐幼林南京林业大学机械电子工程学院

在城市绿量监测领域，移动激光扫描（MLS）技术对于精确识别行道树树冠具有重要的作用。然而，现有依赖点云几何特征或原始强度信息的传统方法在树冠与邻近地物目标混杂时，识别精度往往受限。针对这一问题，本文提出了一种通过距离和... 详细信息

在城市绿量监测领域，移动激光扫描（MLS）技术对于精确识别行道树树冠具有重要的作用。然而，现有依赖点云几何特征或原始强度信息的传统方法在树冠与邻近地物目标混杂时，识别精度往往受限。针对这一问题，本文提出了一种通过距离和入射角校正的强度信息来提升树冠目标识别精度的方法。首先，基于反射率值为50%的标准漫反射板，构建了适用于UTM-30LX型2D LiDAR的距离和入射角强度校正模型。然后，利用该LiDAR设计MLS测量系统，采集包括樱花树树冠在内的城市街道点云数据。通过预处理，筛选出在局部邻域内呈平面分布的有效点云子集。最后，应用校正模型对这些点云进行强度校正，并根据校正后的强度分布确定识别树冠目标的强度阈值。为了验证本方法的有效性，将确定的强度阈值应用于80 m街道场景，并对比了使用原始强度阈值和校正后强度阈值识别树冠点云的结果。实验结果表明，使用校正后的强度阈值，查全率保持在0.79的同时，查准率提高至0.88,F1值增至0.83，相较于原始强度阈值，识别性能提升了24%。

关键词：遥感移动激光扫描树冠识别强度校正城市绿量监测

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激光直写制备MnO2/LIG复合电极及其在柔性超级电容器中的应用

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复合材料学报 2025年

作者：习爽高兴伟程溪明南京林业大学机械电子工程学院

激光诱导石墨烯（LIG）常用作双电容电容器的电极材料，但较低的电化学性能阻碍了其进一步应用，而复合赝电容材料能有效提高超级电容器性能。本文提出一种基于激光直写表面滴涂高锰酸钾[KMnO4]的聚酰亚胺（PI）薄膜以制备MnO2/LIG复合... 详细信息

激光诱导石墨烯（LIG）常用作双电容电容器的电极材料，但较低的电化学性能阻碍了其进一步应用，而复合赝电容材料能有效提高超级电容器性能。本文提出一种基于激光直写表面滴涂高锰酸钾[KMnO4]的聚酰亚胺（PI）薄膜以制备MnO2/LIG复合电极的方法，并将其用于制造平面型柔性超级电容器。测试表明，MnO2纳米颗粒均匀地嵌入在石墨烯多孔结构中，使得MnO2/LIG复合材料融合了石墨烯的强导电性和MnO2的高比电容特性。以MnO2/LIG复合结构为电极、PVA/H3PO4为凝胶电解质，组装了平面型柔性超级电容器，其在10 μA/cm2电流密度下，面积比电容为8.75 mF/cm2，比面积能量密度1.21 μWh/cm2。该器件经过10000次充放电循环后，电容保持率和库伦效率分别高达93%和86%，且在不同弯曲角度下，展现了优异的柔韧性。此外，该器件具有良好的串联/并联特性，可任意组合提升电压和增强能量密度，极大拓展了柔性超级电容器在柔性储能领域的应用场景。

关键词：超级电容器激光烧蚀石墨烯纳米颗粒柔性结构

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以营养钵为载体的沉水植物种植装置设计

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林业工程学报 2025年第1期10卷 113-119页

作者：陈吉朋张雨秋汪令昊周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210037

构建沉水植物群落是湖泊生态修复的重要手段。面向沉水植物机械化种植的需求,提出一种以营养钵为载体的沉水植物种植新方法。该方法将沉水植物秧苗、种子等预植入营养钵中,形成标准种植单元,然后进行机械化种植。首先,给出种植装置的总... 详细信息

构建沉水植物群落是湖泊生态修复的重要手段。面向沉水植物机械化种植的需求,提出一种以营养钵为载体的沉水植物种植新方法。该方法将沉水植物秧苗、种子等预植入营养钵中,形成标准种植单元,然后进行机械化种植。首先,给出种植装置的总体设计方案;其次,针对种植末端执行装置、驱动装置、传感检测等关键结构进行了设计和选型,介绍了种植装置的控制系统设计方案;然后,基于SolidWorks研究了营养钵在种植仿真过程中的静力学特性,分析了营养钵用于沉水植物机械化种植的可行性;最后,以典型的沉水植物苦草为例,开展了机械化种植试验。结果表明,提出的沉水植物种植新方法可行,所设计的种植装置可实现沉水植物标准单元的种植作业,为湖泊、河流等水体的生态修复机械装备研发提供了原理验证。

关键词：沉水植物机械化种植装置标准化种植营养钵

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基于单线激光雷达的果园车辆地头导航方法

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林业工程学报 2025年第1期10卷 128-135页

作者：李秋洁王诗瑶黄政南京林业大学机械电子工程学院南京210037

果园车辆导航包括行间引导和地头转向,地头转向主要采用开环控制,难以适应果园地面不平整以及车辆有初始偏差的复杂情况,阻碍了果园智能化作业的全程覆盖。针对上述问题,提出一种基于单线激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)... 详细信息

果园车辆导航包括行间引导和地头转向,地头转向主要采用开环控制,难以适应果园地面不平整以及车辆有初始偏差的复杂情况,阻碍了果园智能化作业的全程覆盖。针对上述问题,提出一种基于单线激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)的果园车辆地头导航方法,引导车辆沿圆弧导航路径实施地头转向。导航电控系统采用上下位机结构,上位机首先读取单线LiDAR实时采集的果园数据,从中提取圆弧导航路径并计算导航偏差;然后采用纯追踪算法求取车辆目标角速度,将其发送给下位机,下位机控制车辆按照目标角速度转向。实验在株行距5 m×5 m的核桃园进行,在车速0.2 m/s、初始横向偏差±25和±50 cm、航向偏差±10°和±25°的条件下,该方法能够在地头转向结束后将横向偏差控制在±9 cm以内、航向偏差控制在±5°以内。本研究方法是对基于单线LiDAR的果园车辆导航方法的补充和完善,实验结果表明,该方法的抗干扰能力较强,能够有效削弱土地不平整和车辆初始偏差给地头导航带来的影响。

关键词：地头导航果园车辆单线激光雷达路径提取路径跟踪

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基于改进图优化的移动机器人二维激光同步定位与建图算法

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激光与光电子学进展 2025年第2期62卷 168-176页

作者：郝宇张亿黄磊虞立斌袁宇辰南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

针对室内环境下传统的二维激光同步定位与建图(SLAM)图优化算法在定位与构建地图时点云特征提取不明显,前端精度不高容易导致误差累积,后端容易出现错误回环等问题,提出一种在复杂环境下基于改进图优化的二维激光SLAM算法。首先运用协... 详细信息

针对室内环境下传统的二维激光同步定位与建图(SLAM)图优化算法在定位与构建地图时点云特征提取不明显,前端精度不高容易导致误差累积,后端容易出现错误回环等问题,提出一种在复杂环境下基于改进图优化的二维激光SLAM算法。首先运用协方差分析法得到点云平面变化因子,自适应地提取局部邻域特征点;其次在前端利用惯性测量单元(IMU)预积分为扫描匹配提供初值;然后分析退化环境下利用扫描匹配方法得到的姿态协方差矩阵大小特征值的关系来确定机器人位姿,减小扫描匹配的定位误差;最后在回环检测部分使用两级滤波方法引入最大回环兼容子集法选择正确的闭环回路,并进行里程检查,消除SLAM中错误闭环产生的影响。使用差速轮式automated guided vehicle(AGV)在实际场景进行验证,结果表明与Hector-SLAM和Cartographer算法相比,所提算法实现了高精度的前端位姿估计,在需要回环检测的大场景环境下精确找到了回环约束。与实际场景对比,相对误差仅有约0.21%。研究结果对于提高二维激光SLAM构建地图的精度具有一定的理论和工程意义。

关键词：激光同步定位与建图图优化前端匹配 IMU预积分回环检测

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旋拧式油茶果采摘末端执行器的研制与试验

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林业工程学报 2025年

作者：甄乾广王金鹏周宏平何萌周磊南京林业大学机械电子工程学院

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三... 详细信息

为了解决现有油茶果采摘装置体积大、花苞和枝条损伤大等问题，本研究面向油茶果精准采摘的需求提出了一种适用于油茶果采摘机器人的变直径、多果实采摘方法，设计了轻巧紧凑的末端执行器方案。该末端由减速电机带动驱动轮转动，3根三角形布置的弹性带分别将动力从驱动轮传递到6个呈正六边形布局的从动轮，每个带轮带动与其固定连接的手指转动，该设计使末端执行器的整体质量为1.2 kg。进行了油茶果分离所需的拉力和扭力的测量试验，发现最大扭力为0.066 N·m，最大拉力为25.4 N，为末端执行器的结构设计提供了依据。试制了旋拧式油茶果采摘末端执行器的物理样机，并分别进行了油茶果采摘室内试验和果园试验，在实验室采摘平台上进行的60组模拟采摘试验得到果实的平均采摘成功率达到78.33%，花苞损伤率低于5%。果园实地采摘试验发现，电机转速222 r/min为最佳采摘转速，此时平均采摘成功率为70%，不考虑视觉定位油茶果的耗时，末端执行器单果的采摘时间为3～5 s，对花苞损伤低于5%。

关键词：油茶果柔性末端执行器旋拧采摘精确采摘

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基于ASFF-AAKR和CNN-BILSTM滚动轴承寿命预测

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科学技术与工程 2025年第2期25卷 567-573页

作者：张永超刘嵩寿陈昱锡杨海昆陈庆光山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

针对滚动轴承寿命预测精度低,构建健康指标困难的问题。提出了一种基于自适应特征融合(adaptively spatial feature fusion,ASFF)和自联想核回归模型(auto associative kernel regression,AAKR)与卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和双向长短期记忆网络(bi-directional long-short term memory,BILSTM)的轴承剩余寿命预测模型。首先,在时域、频域和时频域提取多维特征,利用单调性和趋势性筛选敏感特征;其次利用ASFF-AAKR对敏感特征进行特征融合构建健康指标;最后,将健康指标输入到CNN和BILSTM中,实现对滚动轴承的寿命预测。结果表明:所构建的寿命预测模型优于其他模型,该方法具有更低的误差、寿命预测精度更高。

关键词：滚动轴承自适应特征融合自联想核回归卷积神经网络双向长短期记忆网络剩余寿命预测

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