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期刊信息/Journal information
机械设计与制造
机械设计与制造

张义民

月刊

1001-3997

mdm1963@163.com

024-86899120

110032

沈阳市北陵大街56号

机械设计与制造/Journal Machinery Design & Manufacture北大核心CSTPCD
查看更多>> 本刊为月刊，1963年创刊，中文核心期刊，中国期刊方阵双效期刊，中国科技核心期刊，国内外公开发行。期刊为大16开国际版本，彩色塑封封面，每期发行量万余册，读者人数超百万。几十年来多次受到国家机械部、中国机械工程学会、新闻出版局、科委等主管部门的表奖，是我国机械行业最有影响的专业刊物之一。
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    碳纤维表面电镀铜改性工艺方法研究

    杨立宁杨光张永弟王金业...
    251-254页
    查看更多>>摘要：针对碳纤维增强金属基复合材料增材制造过程中,由于纤维与金属基体间的结合强度较差,从而影响复合材料物理性能的问题,开展碳纤维表面改性工艺研究.首先采用高温煅烧的方法,对碳纤维进行表面有机胶膜去除和氧化处理,然后将处理后的碳纤维置入电镀溶液中进行表面镀铜,并采用计算碳纤维质量损失率和SEM观察的方法,对改性处理结果进行对比分析.研究结果表明:通过合理调控煅烧温度、煅烧时间、电镀电压,可以有效去除碳纤维表面的有机胶膜,增强纤维表面活性,并在纤维表面形成连续且均匀的铜镀层,为复合材料增材制造过程中碳纤维与金属基体间的有效结合提供研究基础.

    碳纤维表面改性电镀铜增材制造

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    镍钛合金胸主动脉支架柔顺性及变形行为研究

    张庆祥韩青松冯海全蔡相文...
    255-258页
    查看更多>>摘要：胸主动脉支架在植入病变部位时受到血管形状的限制,长期处于弯曲等大变形作用中,其力学性能的优劣直接影响治疗效果.为分析几何形状对胸主动脉支架力学性能的影响,本研究利用AutoCAD和Solidworks软件建立胸主动脉支架模型,利用Abaqus软件对不同支撑体高度(H)、支撑体个数(N)和截面尺寸(L)的胸主动脉支架的柔顺性、变形行为进行数值模拟比较.结果显示,随着支架截面的增大支架的柔顺性变差;随着截面尺寸的增大压握支架的最大等效应力和弹性应变增大;随着截面尺寸的增加支架的轴向伸长率减小.在进行胸主动脉的设计时,有必要从以上方面入手,综合考虑制定参数方案.

    胸主动脉支架有限元柔顺性变形行为

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    一种弱耦合5-DOF抛磨机械臂的设计

    张典范戴士杰李红秀张仕军...
    259-265页
    查看更多>>摘要：为了实现对风机叶片的抛磨加工,提出一种弱耦合5-DOF并联机械臂,它采用2-UPS+((2-UPS)+U)PU并联机构,对机械臂的机构进行了分析与设计.首先,采用闭环矢量链建立了机械臂的位置模型,并绘制了工作空间分布图.接着,建立了机械臂的运动学传递模型,基于雅可比矩阵结构对机械臂的解耦性进行了分析,并通过定义运动灵活性评价指标,揭示了机械臂的尺寸参数对其运动灵活性影响规律.然后,建立了机械臂的静力学传递模型,通过定义静力承载能力评价指标,揭示了机械臂的尺寸参数对其静力承载能力影响规律.最后,应用基于性能评价指标的蒙特卡罗法对机械臂的尺寸参数进行了概率分析,以概率分析数据为基础对尺寸参数进行了优选.确定了 一组最优尺寸参数值:固定平台上分支2万向副分布尺寸为250mm、分支3万向副分布尺寸为450mm、分支1的支链4万向副分布尺寸为300mm、分支1的支链5万向副分布尺寸为350mm;分支1的支链4末端球面副与分支1轴线距离为70mm、分支1的支链5末端球面副与分支1轴线距离为80mm;运动平台上分支2末端球面副分布尺寸为100mm、分支3末端球面副分布尺寸为100mm.采用上述优选尺寸参数,设计出弱耦合5-DOF并联机械臂方案.

    弱耦合抛磨并联机械臂运动学分析静力学分析优化设计

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    利用姿态传感器多点位控制机器人交互方法

    刘莹邵彧
    266-269页
    查看更多>>摘要：由于已有机器人交互方法的人体姿态识别结果不准确,导致操作完成时间和误差上升.为了降低识别误差、缩短操作完成时间,研究了利用姿态传感器进行多点位控制机器人交互方法.为了准确识别人体部件,利用构建的检测器选取身体躯干候选点.同时兼顾人体部件的位置和方向,获取最优区域,完成人体姿态识别.在上述基础上,设计了机器人交互多点位操作系统,实现了通过姿态及语音远程控制机器人的目的.采用姿态传感器及时反馈机械臂的工作状态和周边的虚拟现实环境,最终实现机器人交互多点位操作控制.实验结果表明,所设计系统能够准确识别人体姿态信息,实现了降低操作完成时间和误差的目的.

    姿态传感器机器人交互多点位操作系统

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    改进鲸鱼优化算法的机器人时间最优轨迹规划

    刘杰卞新宇王晓勇栗娟...
    270-275页
    查看更多>>摘要：针对鲸鱼优化算法(WOA)存在的收敛精度低、易陷入局部最优解等问题,提出一种非线性收敛因子并引入非线性惯性权重对基础WOA进行改进,以智能制造生产线中核心单元6R机器人为研究模型做轨迹优化,其以时间最优为优化目标.首先将WOA中收敛因子改为非线性收敛因子并引入一种非线性惯性权重,以达到提高收敛精度、局部开发能力和全局搜索能力的目的,然后将该算法与五次多项式相结合,基于实际应用场景对某型号的6R工业机器人做时间最优轨迹规划.实验结果表明,该研究场景中机器人运动优化后完整的上、下料过程的时间比优化前缩短20％至50％,说明改进后的WOA在相关领域应用中有效可信且具有实际意义.

    改进鲸鱼优化算法(WOA)轨迹优化收敛因子惯性权重五次多项式

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    改进RRT算法的无人驾驶车辆路径规划研究

    樵永锋王瀚鑫周淑文杨贵军...
    276-281,285页
    查看更多>>摘要：针对基础快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)应用于无人驾驶车辆路径规划时缺乏导向性,收敛速度慢,路径平滑性差及规划结果并非最优解等问题,提出了一种基于RRT的路径规划改进算法.首先,设计了启发式采样策略:提出基于权重分配的目标指向的局部扩展方式,解决了节点盲目扩展的问题,避免了因目标偏向而出现路径陷入局部最小值的情况,并通过设置转角阈值约束节点转角范围,同时采用变步长采样策略,提高了算法局部避障能力;其次,对已得路径进行后处理:提出了节点优化策略,并用B样条曲线进行路径拟合,实现了路径长度的优化并满足平滑性要求,路径末端与目标点采用Reeds-Shepp曲线连接,解决了车辆抵达目标点时的航向问题.最后利用Matlab软件,将改进算法与基础RRT及其衍生算法进行了对比分析,验证了所提算法的有效性和优越性.

    无人驾驶车辆路径规划RRT算法启发式采样后处理

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    永磁轮式变压器内部检测机器人行走系统设计

    李雨潭张传金张行付红...
    282-285页
    查看更多>>摘要：为了解决油浸式变压器检修时内部空间狭小人工操作困难的问题,对小型永磁轮式机器人的行走系统进行了研究设计.首先对机器人的工况进行了分析,提出了满足在变压器内表面行走的物理条件,然后对径向和轴向两种充磁方式下圆环形磁铁特性进行了研究,使用ANSYS软件对径向充磁圆环磁铁吸力进行了仿真,探究了磁吸力与磁铁内径、厚度之间的关系,最后基于仿真结果和所提出的行走物理条件设计了机器人磁吸轮.通过样机在模拟变压器内部环境中的试验,证明所设计的基于径向充磁方式的磁吸轮式机器人行走系统在变压器内部具有良好的行走效果.

    油浸式变压器检测机器人轮式行走系统径向充磁ANSYS静磁仿真

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    一种仿生四足机器人腿部机构的运动学分析与验证

    王晓磊刘祥张强池
    286-289,294页
    查看更多>>摘要：提出了一种用于仿生四足机器人的新型串并混联腿部机构.首先介绍了四足机器人的结构组成,然后基于矢量分析法推导了该串并混联腿部机构的运动学正解与反解方程,并采用蒙特卡洛法求解了机器人腿部机构的工作空间,求出腿机构的速度雅克比矩阵.最后引入基于零冲击原则的足端轨迹,采用Adams软件对机器人单腿模型进行了虚拟样机仿真.仿真结果表明:各驱动电缸的速度变化曲线与理论计算结果一致,误差在±1×10-3m/s范围内,验证了机器人运动学模型的正确性,间接验证了机器人位置方程和工作空间求解的正确性,为腿部机构的静力学分析和动力学分析及整机结构优化奠定了基础.

    仿生四足机器人串并混联机构运动学分析工作空间蒙特卡洛法

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    考虑时空特征的机器人VRP问题求解方法

    张炜宾冬梅梁俊斌
    290-294页
    查看更多>>摘要：针对多台变电站巡检机器人在同时调度分配过程中的转移运用车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP),提出了基于时空特征的机器人群体路径规划算法,有助于提高机器人在电力生产中的应用效能.首先建立基于变电站位置的纵横坐标构建平面二维坐标的宏观路网;其次梳理变电站之间的距离、机器人的能耗等约束条件,并构建考虑变电站巡检时间窗的时空三维坐标系;最后遍历搜索各台机器人完成区域内变电站巡检任务的可选路径,并在组合优化后提出解决机器人转移运用VRP问题的调配方案.实际应用效果表明,该方法能够在满足变电站多时间窗边界的基础上得到最优路径.

    变电站机器人路径规划时间窗车辆路径问题约束条件

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    一种位置和图像相切换的视觉伺服仿真分析

    徐冰辉张磊姚兴田苏波泳...
    295-298,304页
    查看更多>>摘要：视觉伺服抓取通常将相机采集的当前图像特征与期望图像特征之间的偏差作为输入信号,通过图像处理、视觉伺服策略等使机械手能够运动到期望位姿.传统的基于位置或基于图像的视觉伺服存在各自的缺点,这里在视觉伺服控制方面,结合位置视觉伺服收敛速度快以及图像视觉伺服精度高的优点,研究了基于位置和基于图像的切换视觉伺服方法.以机械手坐标系原点与期望位姿坐标系原点在世界坐标系下的距离作为视觉伺服切换的阈值,通过对切换视觉伺服方法的仿真分析,验证了该方法在前半程可以快速达到物体附近,后半程利用图像伺服可以使机械手精确到达期望位置.

    视觉机器人视觉抓取切换视觉伺服

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