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山东大学王红等认为，高质高效切削加工是装备制造领域永恒追求的目标,而工件材料切削加工性是决定加工效率和零件加工质量的根本因素。通过对工件材料表层进行改性处理,使被切除层组织结构与热物理力学性能发生定向转变,成为解决难加工材料切除效率低和加工质量差的重要手段,因此难加工材料的表层改性辅助加工技术在近年来也逐步得到关注。在概括钛合金、高温合金以及高强钢等典型难加工材料切削加工性共性特点基础上,综述了表层改性辅助加工工艺研究进展,归纳总结了能量场改性法、活性介质涂覆法和合金化法等改性处理技术对工件材料表层属性的作用机理,阐述了表层改性处理对材料切削加工性的影响规律,指出了当前改性辅助加工对难加工材料切削加工性改善研究存在的问题。最后,对改性辅助高质高效加工未来研究的重点方向进行了探讨和展望。
西北工业大学袁小庆等，针对上肢助力外骨骼助力时响应延时问题,提出一种基于人机交互力信号、位姿信号数据融合的运动意图识别算法,使用支持向量机(Support vector machine, SVM)分类器对人体运动信号进行分类,确定穿戴者运动意图,对控制参数做出适应性调节,改变人机协同控制系统响应速度。采用果蝇优化算法(Fruit fly optimization algorithm, FOA)优化支持向量机,提高分类准确率;引入有限状态机(Finite state machine, FSM),处理非合理运动意图。为降低外骨骼控制系统跟踪误差,设计一种模糊控制与阻抗控制结合的复合控制方法,提高控制参数更新速度,实时调整轨迹。开展运动意图识别实验,结果表明,识别准确率可达97.93%,可快速检测出非合理运动意图,与使用肌电信号作为运动数据相比,降低信号处理难度的同时,保持了较高的准确率;通过控制系统性能仿真与外骨骼助力性能测试实验证明了控制方法的可行性。
江苏海洋大学王衍等认为，引入阻塞流体实施封严是非接触式密封的基本形式,节流效率低是制约此类技术性能提升、系统简化的关键。特斯拉阀凭借独特的造型结构,反向流动时形成的巧妙逐节冲击阻塞特性具有高效的节流效率。借鉴这一结构提出一种新型非接触式自冲击密封结构,兼具零磨损、高稳定性、结构简单和节流高效等特点,极具吸引力。应用CFD技术,仿真模拟不同结构和工况参数下新型密封的性能表现,结果表明:相比于水平型和阶梯型自冲击密封结构,层叠式结构具有更高的级数布置效率,并以AbBa式组合、交错比k=2时的抑漏效果最佳;新型密封对氢气、甲烷等低密度气体的泄漏偏高,对其他高密度气体的泄漏基本不变;新型密封泄漏量受压力影响较大、受转速影响较小,通过减小密封间距及增大密封级数可有效抑漏。相同工况下,以泄漏量为指标,新型密封较迷宫、螺旋、间隙密封可分别减漏27.79%、53.33%、64.34%;以密封间距为指标,新型密封实现标准泄漏时的密封间距是干气密封十几倍甚至几十倍,且新型密封间距为刚性间隙,稳定性更高。提出的新型密封结构,将衍生出一种密封新理论和原创技术,可以实现对现有非接触密封体系的理论拓展和技术革新。
探花
光学相干成像技术在激光加工过程实时监测与控制中的应用研究进展
西安交通大学梅雪松等指出，激光加工技术,主要包括激光焊接技术、激光增材制造技术和激光减材制造技术,具有高加工质量、效率、无工具磨损等优点,在航空航天、生物医疗、通讯电子等领域应用广泛。随着产品精度与性能要求的逐渐提升,对激光加工的精度、效率及可控性提出了更高要求。因此,激光加工过程实时监测及调控成为当前的研究重点。相比于传统的光声热电传感监测,光学相干成像技术可以与激光束同轴耦合,从而直接获取激光加工结构的尺寸和形貌特征,具有高成像速度、高测量分辨率以及长测量范围等优点,被广泛应用于激光加工过程实时监测中。系统介绍了光学相干成像系统的基本组成、成像原理以及系统指标,在此基础上综述了光学相干成像技术在激光焊接、激光增材制造和激光减材制造实时监测与控制中的应用。最后,归纳了目前光学相干成像技术在激光加工过程监测中存在的不足和发展趋势,为激光加工过程实时监测与控制的研究工作提供了坚实基础和发展方向。
榜眼
南京航空航天大学吕飞阅等指出, 冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术具有沉积效率高、制造成本低等优势,在航空用大尺寸构件的快速成型领域应用前景广阔。对于电弧增材制造大型构件需采用大电流来进一步提高沉积效率,但在此高电流模式下电弧放电过程对熔滴过渡行为的影响机理尚不明确。因此,本研究采用高速摄像仪观察了电弧增材制造过程中电弧形态及熔滴过渡行为,同时通过建立电弧模型及熔滴过渡模型,分析了在不同电流波段及工艺参数下熔滴过渡频率及熔滴尺寸变化规律,最终揭示了电弧放电过程中电流密度、洛伦兹力等物理因素对熔滴过渡的作用机理。结果表明,电弧宽度与洛伦兹力决定熔滴在电弧放电过程中的受力大小,进而决定熔滴尺寸及其过渡频率。随着送丝速度从5.5 m/min增大至7.0 m/min时,电流峰值持续时间增加了1倍左右,同时电弧宽度与电流密度的随之增加,使得熔滴过渡过程中电磁力上升,熔滴尺寸下降14%且射滴过渡频率增加了3~4倍。当瞬时电流进入熄弧阶段时,熔滴过渡形式转变为短路过渡。随着送丝速度的增加,短路过渡频率从29 Hz减少至20 Hz。
状元
合肥学院先进制造工程学院吴其林等认为，随着劳动力紧缺及人力成本的不断升高,需要使用机器人的领域越来越多,数量也越来越大。就许多应用场景而言,任务复杂多变、应用环境和条件限制也各有不同,单臂协作机器人已不能满足要求,多臂协作机器人系统便应运而生,且已成为未来发展的重要领域。因为发展的时间较短,还需要研发人员做大量的工作。对多臂协作机器人的技术与应用现状进行了较为系统的梳理归纳,从影响较大的几个方面,即多臂协作机器人的应用、机构与轻量化设计、动力学与控制、协同技术、人工智能技术进行了综述。在此基础上,根据人工智能、控制等领域的新发展,提出了多臂协作机器人今后应该加强研究和发展的6个方向,如应用场景向深度人机协同方向发展、结构及零部件更注重高速、高精度和高功重比、在动力学方面将更加重视平顺性设计、协调式协作机器人系统需朝着分层多元化发展、控制将更加趋于自适应柔顺控制和自主决策、交互趋于多信息融合的多维安全保护与自然交互。
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