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我国物流机器人技术突破与发展方向——访西安电子科技大学机电工程学院胡核算教授、武汉理工大学物流工程学院李文锋教授

物流技术与应用 2021年第3期26卷 104-106,108,109页

作者：张颖川胡核算李文锋不详西安电子科技大学机电工程学院武汉理工大学物流工程学院

在多方因素驱动下,我国物流机器人行业一路高歌,市场规模迅速扩大,技术发展突飞猛进,无论是产品研发还是市场应用都取得巨大突破。面对智慧物流这一必然发展趋势,数字化、智能化、柔性化是重要目标,环境感知、多机协同、技术平台等将成... 详细信息

在多方因素驱动下,我国物流机器人行业一路高歌,市场规模迅速扩大,技术发展突飞猛进,无论是产品研发还是市场应用都取得巨大突破。面对智慧物流这一必然发展趋势,数字化、智能化、柔性化是重要目标,环境感知、多机协同、技术平台等将成物流机器人技术创新的重要方向。

关键词：机电工程学院物流机器人环境感知武汉理工大学西安电子科技大学智慧物流技术创新柔性化

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基于PCA-SSA-XGBoost的车辆驾驶性评估

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吉林大学学报(工学版) 2025年第1期55卷 105-115页

作者：吴飞王鹏程杨康武汉理工大学机电工程学院武汉430070

为提高车辆驾驶性评估的效率与质量,提出了一种基于主成分分析、极限梯度提升树和麻雀优化算法的驾驶性评估模型。以双离合变速箱(Dual clutch transmission,DCT)车辆动力升挡为典型工况,研究并定义了动力升挡工况下的18项客观评价指标... 详细信息

为提高车辆驾驶性评估的效率与质量,提出了一种基于主成分分析、极限梯度提升树和麻雀优化算法的驾驶性评估模型。以双离合变速箱(Dual clutch transmission,DCT)车辆动力升挡为典型工况,研究并定义了动力升挡工况下的18项客观评价指标,利用主成分分析法对客观评价指标进行约简,降低其冗余性与耦合性,优化了模型输入样本,训练极限梯度提升树模型对驾驶性主观评分进行预测,并采用麻雀算法优化极限梯度提升树的核心超参数,提高模型精度与稳定性。道路试验表明:经主成分分析约简客观评价指标后,模型评估准确率达97%,优于BPNN(90%)、SVM(91%)、ELM(92%)与SSA-XGBoost(95%)。证明了本文PCA-SSA-XGBoost模型的准确性与稳定性优于其他模型,能更有效地完成驾驶性评估。该评估模型可迁移应用于其他驾驶工况,对于解决驾驶性评估中的主客观映射问题具有应用价值。

关键词：驾驶性主成分分析麻雀算法极限梯度提升树

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可变操作条件对PEMFC水淹的影响研究

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太阳能学报 2025年第3期46卷 100-107页

作者：肖飞陈涛兰洋陈子瑜武汉理工大学机电工程学院武汉430070

为探究可变操作条件对质子交换膜燃料电池(PEMFC)水淹故障的影响,采用电压监测与电化学阻抗谱(EIS)动态测量相结合的方法进行多组水淹对照实验。然后,利用所提出的RL(RQ-RC)等效电路模型对EIS测量结果进行参数辨识,得到欧姆阻抗、传荷... 详细信息

为探究可变操作条件对质子交换膜燃料电池(PEMFC)水淹故障的影响,采用电压监测与电化学阻抗谱(EIS)动态测量相结合的方法进行多组水淹对照实验。然后,利用所提出的RL(RQ-RC)等效电路模型对EIS测量结果进行参数辨识,得到欧姆阻抗、传荷阻抗和传质阻抗拟合值。最后,通过分析电压变化趋势和阻抗变化规律,研究不同操作条件对水淹故障的影响。实验结果表明,传荷阻抗和传质阻抗随水淹程度的加剧而逐渐增大,其中传质阻抗的增幅更加显著;增加阴极化学计量比和出口背压可缓解水淹现象;电流密度越高越易造成严重水淹。

关键词：质子交换膜燃料电池水淹电压电化学阻抗谱操作条件

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Stewart-Gough平台的EtherCAT总线控制方法

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机械科学与技术 2025年第1期44卷 169-178页

作者：丁毓峰冉冬东龚浩岚武汉理工大学机电工程学院武汉430070

力矩控制算法可用于实现SGP(Stewart-Gough平台)的运动控制。为了降低SGP动力学模型参数的测量成本,通过求解各线性作动器的加速度,建立了关节空间内的动力学模型。为解决关节空间的计算力矩控制算法无法实时调整控制增益的问题,设计了... 详细信息

力矩控制算法可用于实现SGP(Stewart-Gough平台)的运动控制。为了降低SGP动力学模型参数的测量成本,通过求解各线性作动器的加速度,建立了关节空间内的动力学模型。为解决关节空间的计算力矩控制算法无法实时调整控制增益的问题,设计了模糊计算力矩控制器。通过建立SGP虚拟样机,并结合位姿逆解模型与动力学模型建立综合仿真系统,对模糊计算力矩控制器的性能进行仿真,仿真结果表明模糊计算力矩控制器有良好的轨迹跟踪能力。结合EtherCAT工作原理,设计开发了SGP的EtherCAT主从站控制系统,将SGP应用到动感座椅场景中进行实验验证,实验结果表明EtherCAT主从站控制系统能够满足SGP控制的实时性与同步性要求。

关键词： Stewart-Gough平台动力学模糊计算力矩虚拟样机 EtherCAT

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自修复微胶囊对UHMWPE复合材料的摩擦学性能影响

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 312-324页

作者：杨宗榕郭智威袁成清白秀琴王超宝武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 陕西科技大学机电工程学院西安710021

水润滑尾轴承在低速和重载工况条件下容易产生严重磨损与表面微缺陷。通过使用自修复微胶囊作为填料,赋予复合材料内部微缺陷的自修复能力,可以改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)水润滑尾轴承的使役性能。联用Pickering法与原位聚合法来制... 详细信息

水润滑尾轴承在低速和重载工况条件下容易产生严重磨损与表面微缺陷。通过使用自修复微胶囊作为填料,赋予复合材料内部微缺陷的自修复能力,可以改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)水润滑尾轴承的使役性能。联用Pickering法与原位聚合法来制备含有活性异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)的自修复微胶囊,以硅烷交联改性UHMWPE来制备含自修复微胶囊的UHMWPE复合材料,探究不同的自修复微胶囊添加量对复合材料的机械性能、摩擦学性能及自修复性能的影响。测试结果表明:微胶囊的加入降低了复合材料的机械性能和摩擦学性能,微胶囊含量越高这2种性能下降越多。与此同时随着微胶囊含量的提升,复合材料自修复性能越好。综合考虑自修复微胶囊含量对复合材料的这3种性能的影响,当微胶囊含量达到10%时复合材料的综合性能达到最佳,为设计优异使役性能的新型水润滑轴承材料提供了参考。

关键词：水润滑尾轴承微胶囊结构摩擦学性能自修复微胶囊

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三角形排列波浪锥柱涡激振动响应特性研究

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应用力学学报 2025年

作者：邹琳郭晓宇吴伟男张毓辰徐汉斌武汉理工大学机电工程学院

采用重叠网格和UDF技术对亚临界雷诺数Re = 3900下三角形排列波浪锥柱涡激振动特性进行了数值模拟，分析不同横流向间距比L/Dm= 2 ～ 5、顺流向间距比T/Dm= 2 ～ 6、折合速度Ur =4～15时下游波浪锥柱单自由度涡激振动振幅、频率、升阻... 详细信息

采用重叠网格和UDF技术对亚临界雷诺数Re = 3900下三角形排列波浪锥柱涡激振动特性进行了数值模拟，分析不同横流向间距比L/Dm= 2 ～ 5、顺流向间距比T/Dm= 2 ～ 6、折合速度Ur =4～15时下游波浪锥柱单自由度涡激振动振幅、频率、升阻力系数随折合速度的变化规律。研究表明：下游波浪锥柱在上游双波浪锥柱复杂尾流作用下，其振动激励模式由上游剪切层重附着转变为尾流融合下的交替泄涡激励模式，脉动升力系数显著提升，有效拓展了锁频区间，适当工况下较之单波浪锥柱振幅提升可高达23.2%，且在锁定区间内升力系数出现多频现象，随着折合速度增大，多频现象逐渐减弱。研究为无叶片风力机群的布局方式提供了理论支持。

关键词：波浪锥柱三角形排列尾流作用涡激振动数值模拟

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面向车辆查验的移动机械臂协同运动规划

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重庆理工大学学报(自然科学) 2025年第3期39卷 118-126页

作者：黄丰云杨俊武汉理工大学机电工程学院武汉430070

为提高移动机械臂在车辆查验任务中的独立规划效率,提出一种协同运动规划方案。该方案允许机械臂在移动底座运动时连续执行任务。通过构建统一的系统运动学模型,分析机械臂的全局相对可操作度,并根据查验对象和CCD工业相机参数,确定最... 详细信息

为提高移动机械臂在车辆查验任务中的独立规划效率,提出一种协同运动规划方案。该方案允许机械臂在移动底座运动时连续执行任务。通过构建统一的系统运动学模型,分析机械臂的全局相对可操作度,并根据查验对象和CCD工业相机参数,确定最佳拍摄位姿。采用矢量积法建立系统运动微分方程,并将微分运动学和最大化可操作性能引入二次规划,实现车臂协同。在AMB-150差速移动底座搭载AUBO-i10六轴机械臂的车辆查验实验中,协同运动规划方案相比节拍式规划方案缩短了约42%的任务执行时间,提升了车辆查验效率,证明了方案的可行性与有效性。

关键词：移动机械臂协同运动车辆查验运动学

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基于圆环结构的灵敏度可调光纤光栅应变传感器

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光通信技术 2025年第2期49卷 1-6页

作者：张媛媛李瑞亚黄俊魏莉谭跃刚武汉理工大学机电工程学院武汉430070 武汉理工大学信息工程学院武汉430070

为了满足不同场合的应变测量需求,提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅(FBG)应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控,同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的... 详细信息

为了满足不同场合的应变测量需求,提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅(FBG)应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控,同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的理论模型,并研制出一种减敏型FBG应变传感器,通过有限元仿真和实验验证了该传感器的测量性能。实验结果表明:该传感器在±3000με量程范围内的灵敏度为0.49 pm/με,线性相关系数达到0.99以上;同时,其重复性误差为0.68%,迟滞误差为2.96%,显示出良好的稳定性和可靠性。

关键词：光纤传感光纤光栅应变传感器灵敏度温度补偿

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基于BlendMask与改进Super4PCS的物体位姿估计方法

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合肥工业大学学报(自然科学版) 2025年第1期48卷 10-18,58页

作者：郑银环张帅彬吴飞陈恩杰武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

针对工业上常见的散乱堆叠工件的位姿估计和无序分拣问题,文章提出一种基于BlendMask实例分割算法与改进Super 4PCS(super 4-points congruent sets)点云配准算法的物体位姿估计方法。利用BlendMask实例分割算法分割目标工件并构建工件... 详细信息

针对工业上常见的散乱堆叠工件的位姿估计和无序分拣问题,文章提出一种基于BlendMask实例分割算法与改进Super 4PCS(super 4-points congruent sets)点云配准算法的物体位姿估计方法。利用BlendMask实例分割算法分割目标工件并构建工件表面点云;定义抓取分数选择最上层工件作为抓取对象,实现机器人自上而下抓取;针对不同形状的目标工件,基于相似匹配度函数选择模板点云;融合Super 4PCS与正态分布转换(normal distributions transform,NDT)算法完成目标点云和模板点云在低重合率情况下的精确配准,获取目标工件的抓取位姿;并针对Super 4PCS算法粗配准时速度较慢的问题,通过对体素滤波后的目标点云和模板点云提取3D内部形状描述子(intrinsic shape signatures,ISS)作为点云配准算法的输入点集来提高算法的配准速度。点云配准实验和机器人无序分拣实验结果表明,文章提出的物体位姿估计方法可以快速、准确地完成目标工件的位姿估计和无序分拣任务,配准算法均方根误差(root mean square error,RMSE)小于3.8 mm,位姿估计所需时间小于5.8 s,性能满足实际应用要求。

关键词：散乱堆叠工件位姿估计无序分拣 BlendMask实例分割算法 Super 4PCS算法点云配准

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面向能量转化的磨料水射流文丘里混合器结构优化

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机床与液压 2025年第2期53卷 85-90,96页

作者：章志强陈满意罗斌武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

文丘里混合器是前混合磨料水射流系统的核心部件,其结构参数对液固能量转化效率有重要影响,决定了射流中的磨料冲击动能。以文丘里混合器结构参数为研究对象,运用数值模拟的方法对混合器内部流场进行研究,建立混合器物理模型、液固能量... 详细信息

文丘里混合器是前混合磨料水射流系统的核心部件,其结构参数对液固能量转化效率有重要影响,决定了射流中的磨料冲击动能。以文丘里混合器结构参数为研究对象,运用数值模拟的方法对混合器内部流场进行研究,建立混合器物理模型、液固能量转化效率数学模型,模拟分析单因素影响结果,通过正交试验得到最优参数组合,采用不锈钢精铸件进行抛光试验。试验结果表明:最优的结构参数组合是磨料喷嘴与水喷嘴直径比为3,磨料入口与水喷嘴的水平距离为18 mm,水喷嘴与喉管的水平距离为3 mm,扩散角为8°;优化后的混合器液固能量转化效率从32.5761%提高到40.8053%;且抛光的表面质量也得到提高,粗糙度从0.574μm降低至0.525μm。

关键词：磨料水射流文丘里混合器能量转化正交试验结构优化

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