机械工程与自动化杂志 省级期刊

机械工程与自动化 2017年第05期杂志 文档列表

机械工程与自动化杂志·试验研究·

基于基准球的样品位姿标定及其可视化1-3

摘要：样品位姿的确定是对样品进行中子衍射测量的前提。针对中子衍射残余应力测量的样品存在复杂曲面的情形，为得到激光扫描仪建立的样品坐标系相对全站仪坐标系的位姿矩阵，采用基于基准点的样品位姿标定方法进行实现。首先分析了基于基准点的样品位姿标定过程，然后应用刚体变换法确定出样品相对全站仪坐标系的位姿矩阵，并针对基准球、角点、中心孔三种基准点类型进行了实验。精度评定分析表明：基于基准球的对齐精度均方根值RMS最小，角点次之，中心孔最大。因此，选择基于基准球的方法最优，所确定的样品位姿可用于后续中子衍射测量实验。最后，利用IDL语言实现了样品位姿可视化。

基于转辙机虚拟学习培训系统的设计4-6

摘要：针对城市轨道交通信号道岔转辙设备相关技术人才需求的不断增长，设计开发了一套道岔转辙机的自动化学习、培训系统。通过三维建模和虚拟现实技术，构建虚拟操作和维修场景，将设备的结构、工作原理等动态展示出来，使得用户通过使用该系统可以感受类真实操作过程。实际应用表明，使用Unity3D的转辙机仿真训练平台具有直观的结构展示和杰出的交互功能，能够满足轨道交通领域对于转辙机维修维护培训的需求，具有一定的推广价值。

船用弯管加工中回弹延伸的建模与实验分析7-9

摘要：从管件弯曲加工过程中产生的回弹延伸机理出发，对回弹量、伸长量进行了理论分析，揭示了弯曲角一成形角、延伸量一成形角之间的关系。通过实验测量与分析，验证了数学模型的计算精度及其可靠性，可以用来指导管件先焊后弯加工工艺。

双SCARA异型插件机控制系统研究10-12

摘要：针对目前多机器人的异型插件机控制复杂、成本高的问题，提出并设计了一种双SCARA机器人异型插件机控制系统，分别从硬件和软件两个方面进行了研究。首先，对该控制系统的载体及硬件核心-工业PC机的结构进行了介绍；其次，设计了一种基于动态系统法的无碰运动轨迹生成器，作为软件算法的核心；最后，对双SCARA异型插件机的控制流程进行了分析，并提供了双SCARA异型插件机控制系统的实例仿真。通过仿真实验，证实该控制系统是可行有效的。

镁合金超声振动单点渐进成形表面效应的研究13-15

摘要：根据镁合金板材成形特点提出超声振动单点渐进成形新工艺，运用有限元分析软件将模拟和实验相结合，研究了成形参数对镁合金板材单点渐进成形表面效应的影响。表面效应主要表现为对所加工的成形件表面质量和尺寸精度的影响，因此主要研究振动频率、振幅对成形件表面质量和尺寸精度的影响规律。结果表明：就成形压力而言，选取振动频率f=80kHz较为合适；就成形精度而言，振动频率f=40kHz、振幅A=0．04mm较为合适。

基于视觉的可重构模块化机器人模型构建技术16-18

摘要：针对不同的作业任务．可重构模块化机器人能利用机器人模块单元来灵活搭建不同的构型，但为新构型的机器人构建其运动学模型需要完成大量的工作。已知各类模块的模型，模块化机器人整体可以被表达为抽象的运动链模型，该模型包括所有组成模块、模块在运动链中的顺序、相邻模块连接的情况。根据抽象运动链的信息，组合各类模块的模型，即可以生成机器人整体模型。然而，采用通过模块内部传感器检测模块间连接参数的方法会导致模块单元设计方案复杂且成本高。提出了一种基于视觉的方法来识别机器人的运动链模型参数，然后利用模块的模型可以自动生成机器人的整体模型。

发动机转子振动信号分析19-21

摘要：针对航空发动机故障类型难以识别和转子振动信号复杂、难以分离的问题，提出运用盲源分离中的FastICA算法建立振动信号的分离模型，从采集信号中准确分离出独立的故障信号，快速识别转子中的故障类型。通过搭建发动机转子振动平台采集转子的振动信号，同时计算出不同故障状态下的故障频率。对比分析得出振动信号经过FastICA算法处理后具有更高的辨识性，由分离后的信号可以判断出转子振动的故障类型为转子通过外环。分析结果表明：基于FastICA算法的分离模型可以快速、有效地分离出此类发动机转子振动信号。

机器人辅助膝关节置换手术的切骨标定方法22-24

摘要：为了帮助医生及患者更好地完成膝关节置换，提出了一种简单、实用的膝关节骨标定方法。该方法主要是利用人体完整下肢力线的生理特点，再结合既定的切骨顺序进行标定。采用在人体膝盖骨上划线的方式进行了膝盖骨的标定实验。结果表明：所分析关键股骨定位技术具有较高的精确度，满足手术的基本要求。

基于Mecanum轮的全方位运动平台的构建与分析25-27

摘要：基于Mecanum轮的全方位运动平台，可以在不组装任何转向机构的情况下，通过控制各个轮子的轮速和转向实现运动平台在各个方向上的移动。研究探讨了全方位运动平台的组装搭建，对其运动原理进行了分析，得出合理的控制方式，有利于全方位运动平台的实现。

基于RGB-D图像的三维物体检测与抓取28-30

摘要：提出了一种基于RGB-D图像的三维物体检测与抓取方法。该方法主要实现RGB-D图像的模板匹配，对匹配结果进行聚类、评估和非极大值抑制，物体定位，并在三维点云中分割出平滑曲面，从而计算机器人的抓取位置与姿态。实验结果表明：该方法可在杂乱环境下对目标进行定位，并引导机器人抓取，抓取成功率达到89％。

立式非对称液压缸输出力控制系统的状态方程研究31-33

摘要：研究在一定作用力下试件的动态特性时需要对非对称液压缸力控制系统进行研究。以液压缸输出力为加载控制对象，考虑到立式液压缸的活塞重量对系统的影响，分别从非对称液压缸正、反行程两方面对其进行了研究。在讨论了伺服阀的负载压力一流量特性、油缸负载流量方程和油缸的力方程三方面的基础上，建立了液压缸输出力和伺服阀阀芯位移之间的状态方程。

面向激光微纳加工的柔性XY平台设计与分析34-36

摘要：针对激光微纳加工设备中传统机械式的微位移机构运动方向单一而柔性铰链本身驱动又存在驱动位移小的问题，设计了一种柔性大行程完全解耦的XY微纳运动平台；推导了杠杆位移放大器的放大比率模型，通过粒子群优化算法对运动平台的尺寸进行优化分析。运用ANSYS分析软件，对所设计平台的静力学、动力学性能进行分析。仿真结果表明：该平台具有良好的解耦特性，能够满足机构的两自由度运动解耦要求。

机场行李分拣站的分配优化研究37-39

摘要：行李分拣站分配是机场高效运行资源调配的重要环节。根据机场实际操作需求提出了一个机场行李分拣站的分配优化模型。此模型用于分配可用的行李分拣站给已经预分配了停机位的出港航班，并采取了一般用于预分配有限基础资源给一系列的竞争活动的活动选择算法求解此模型。通过利用首都机场实际运行数据进行仿真实验，结果证明得到的优化分配方案性能均优于机场现行方案，且更适用于机场的运行需求。

一种人形机器人的头部设计与运动实现40-41

摘要：人形机器人头部由于空间狭窄与传动件较多，导致头部机构的设计往往较为复杂且可靠性较差。针对该问题，通过分析人体头部骨骼的组成，提出了一款人形机器人的头部机械结构设计方案。采用该方案设计出的头部由5个运动模块组成，通过控制相应模块的舵机，可分别实现眼睑开合、眼珠转动、下颚开合、头部俯仰和头部转动5种运动模式。试验证明：该机构结构紧凑、可靠性高，为下一步的人形机器人的整体设计做了铺垫。

上肢康复机器人的研究42-44

摘要：以人体上肢的生理结构为依据，设计了一个5自由度的上肢康复机器人，实现肩关节内收外展、前屈后伸及内旋外旋，肘关节前屈后伸，前臂旋前旋后的运动。同时引入一个被动自由度从而保证机器人与用户关节的对齐，增加了运动范围。按照人体尺寸标准，采用Creo绘制了机械臂的三维模型，并通过ADAMS软件进行运动学仿真，验证了结构的可行性。

商用教练机机队优化配置研究45-46

摘要：为了促进航校对商用教练机机队的科学管理，在考虑教练机的运营成本、航校投资能力、飞行训练科目和购入机型等多个影响因素的基础上，建立了以运营收益最大为目标函数的混合整数非线性规划模型，运用基于模拟退火的粒子群优化算法求出最优解，得出航校在研究期内各年的机队最优发展和配置方案。分析结果表明：该模型可以有效地为航校的机队决策提供支持。

旋转台多视场扫描点云的自动配准方法47-49

摘要：三维扫描需要将不同视角下获取的点云数据进行配准，并统一到全局坐标系。针对旋转台扫描得到的点云数据提出了一种自动配准方法，其基本思路是先用NDT算法作粗配准，将待配准的两片点云旋转平移到较好的初始位置，接着用ICP算法作精配准。经实验证明：该方法配准速度快、精度高。

可拆卸设计产品信息自动提取研究50-51

摘要：在面向拆卸的设计过程中，对产品的拆卸序列规划以及对产品回收性评价需要获得CAD模型尽可能多的相关信息。为了快速准确高效地得到CAD模型的相关信息，利用UG提供的应用程序编程接口，通过以Visual Studio2012作为集成开发环境对UG／NX9软件的二次开发，实现了对CAD模型相关信息的自动提取。并以虎钳的装配体为例实现了虎钳装配体零件信息的自动提取，验证了该方法的可行性。