11月29日：《機械工程學(xué)報》2024年第23期最受關(guān)注論文推薦

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南京航空航天大學(xué)通用航空與飛行學(xué)院賀志遠等，認為滾動軸承在潤滑裝配良好的情況下，其最終的失效形式主要是由滾動接觸疲勞引起的次表面裂紋直至表面剝落。為更好地揭示軸承疲勞裂紋的萌生及演化機理，基于連續(xù)損傷力學(xué)理論和有限元分析，建立了一種高效的考慮彈流潤滑(Elastohydrodynamic lubrication,EHL)的軸承裂紋萌生及演化模型。比較了Hertz接觸壓力與考慮EHL壓力耦合因素的軸承疲勞損傷演化結(jié)果，同時探討了不同載荷以及隨機表面粗糙度等因素對軸承損傷演化和循環(huán)壽命的影響規(guī)律。在線彈性力學(xué)基礎(chǔ)上分析了材料屬性對軸承損傷演化的影響。結(jié)果表明，仿真模擬的損傷演化過程和剝落形狀與現(xiàn)有的試驗結(jié)果相吻合，研究揭示了軸承裂紋萌生至損傷形成的物理機制，可以作為一種有效的模擬軸承損傷演化的工具。

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湖南大學(xué)機械與運載工程學(xué)院李偉等認為，在芯片、光刻機、激光核聚變裝置等國家重點工程驅(qū)動下，高精高質(zhì)硬脆元件需求日益迫切，但是現(xiàn)有半導(dǎo)體晶圓、光學(xué)元件等硬脆元件表面加工技術(shù)還存在諸多局限，遠不能滿足實際需求。低溫等離子體加工技術(shù)具有無機械接觸和靈活性強等優(yōu)勢，可以實現(xiàn)硬脆材料元件表面的高效率近無損傷加工，但在加工均勻性、面型精度等方面仍面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。因此非常有必要深入分析等離子體加工機理、工藝及裝備方面的研究現(xiàn)狀、存在的問題及發(fā)展趨勢，為硬脆元件表面的高精高質(zhì)加工提供技術(shù)參考和借鑒。分析了等離子體原子尺度下的加工機理，總結(jié)了硬脆元件等離子體加工技術(shù)及裝備方面的研究現(xiàn)狀；在此基礎(chǔ)上，探討了等離子體及其加工裝備存在的問題，由此指出等離子體加工技術(shù)的發(fā)展方向，以期促進等離子體技術(shù)在硬脆元件加工方面的推廣應(yīng)用，助力我國半導(dǎo)體晶圓、光學(xué)元件等硬脆元件超精密加工制造水平的提升，支持國家重點工程的發(fā)展。

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合肥工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院訾斌等認為，大空間復(fù)雜環(huán)境下的自動化、智能化作業(yè)在高端制造、航空航天、大型工程等國家重點領(lǐng)域至關(guān)重要，是國家制造業(yè)創(chuàng)新技術(shù)水平的體現(xiàn)。大空間剛?cè)狁詈蠙C器人主要面向大范圍空間下的復(fù)雜作業(yè)需求，兼具剛性和柔性傳動特性，有著大空間廣域范圍下的高運動靈活度與系統(tǒng)自適應(yīng)性，其發(fā)展則依賴于機構(gòu)學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)與智能控制等多學(xué)科的交叉融合。針對大空間剛?cè)狁詈蠙C器人的核心理論與關(guān)鍵技術(shù)，對大空間剛?cè)狁詈蠙C器人的驅(qū)動形式與機構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)建模與性能分析、運動規(guī)劃與高效控制等方面的研究成果進行了綜述，歸納了大空間剛?cè)狁詈蠙C器人的典型工程應(yīng)用，并對其基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進行了總結(jié)與展望。

探花

燕山大學(xué)機械工程學(xué)院陳建超等認為，現(xiàn)有點陣結(jié)構(gòu)設(shè)計方法較少考慮晶胞結(jié)構(gòu)實際受力工況，難以發(fā)揮出點陣結(jié)構(gòu)的最佳性能。針對該問題提出基于拓撲優(yōu)化的點陣結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，建立了適用于不同工況背景的優(yōu)化模型，得到基于拓撲優(yōu)化的多載荷、多約束優(yōu)化列式。基于該列式提出了適應(yīng)受力條件的點陣晶胞結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，構(gòu)建了基于壓縮工況條件下的新型無豎桿體面心立方點陣(Non-vertical struts body and face-centered cubic，NVBFCC)結(jié)構(gòu)，建立了NVBFCC相對密度理論模型和等效力學(xué)模型，研究了晶胞的梁、桿尺寸對晶胞體積分數(shù)和結(jié)構(gòu)強度的影響規(guī)律。完成了該點陣結(jié)構(gòu)的準靜態(tài)壓縮試驗和有限元力學(xué)仿真分析，結(jié)果驗證了相對密度理論模型和等效力學(xué)模型的準確性，給出了梁、桿最優(yōu)尺寸確定原則，實驗表明較傳統(tǒng)體面心立方晶胞結(jié)構(gòu)，NVBFCC抗壓強度和等效彈性模量分別高出136%、100%，顯示所提出方法生成的點陣結(jié)構(gòu)有著更優(yōu)異的性能。

榜眼

復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院潘宇真等，提出了基于模塊化理論的多場景農(nóng)業(yè)機器人，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚、戶外場景等。通過搭載不同的模塊化農(nóng)機設(shè)備，實現(xiàn)多種作物的監(jiān)測、授粉、藥物噴灑、采摘等任務(wù)，實現(xiàn)了農(nóng)場自主運行，降低了人工成本。該農(nóng)業(yè)機器人采用懸掛減震系統(tǒng)、獨立轉(zhuǎn)向驅(qū)動結(jié)構(gòu)和雙地形軌道輪設(shè)計，可以適應(yīng)室內(nèi)平地、軌道、室外農(nóng)田等多種場景，實現(xiàn)多種運動模態(tài)和工作場景的自主切換。針對高精度的底盤機械臂協(xié)同運動控制，建立對應(yīng)的運動學(xué)和動力學(xué)模型，并根據(jù)樣機參數(shù)分析其控制精度。針對需要遍歷目標任務(wù)點的工作，提出新型的冗余協(xié)同控制策略。試驗結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)機器人樣機各項參數(shù)均滿足工作要求，冗余協(xié)同控制策略相比傳統(tǒng)的間歇式的效率最多可以提升30%，動力學(xué)上的誤差也得到數(shù)值驗證，從數(shù)學(xué)模型和仿真角度量化了樣機參數(shù)、遍歷效率、控制精度等因素的影響，為進一步的改進和優(yōu)化提供了指導(dǎo)。試驗結(jié)果支持機器人在農(nóng)業(yè)場景的設(shè)計和實際應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供高效、精確的解決方案。

狀元

哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人技術(shù)與系統(tǒng)全國重點實驗室李隆球等，認為隨著機器人技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)、教育和軍事等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的宏觀機器人技術(shù)逐漸無法滿足日益增長的微型化、精細化和功能高度集成化需求。微納機器人作為機器人領(lǐng)域的新興分支，因其尺寸小、推重比大、可控性好、拓展性強，成為研究的熱點和前沿。通過回顧機器人技術(shù)的發(fā)展歷程，詳細分析了機器人發(fā)展的四個階段和五代動力轉(zhuǎn)換，并總結(jié)了機器人應(yīng)具備的技術(shù)特征。在此基礎(chǔ)上，對微納機器人的發(fā)展歷程、內(nèi)涵及所處技術(shù)階段進行了深入探討，重點分析了從宏觀機器人到微納機器人在介質(zhì)環(huán)境、驅(qū)動方式、運載方式和多功能耦合方式等技術(shù)特征的基礎(chǔ)性改變，以及這些改變帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)。重點從設(shè)計、制造、控制和檢測四個方面，深入探討了微納機器人的深層次變化。最后，提出了微納機器人技術(shù)的未來發(fā)展方向和建議。通過對這些問題的詳細探討，為未來機器人技術(shù)的發(fā)展提供了理論指導(dǎo)和實踐基礎(chǔ)。期望微納機器人技術(shù)能夠在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，為精準醫(yī)療、環(huán)境治理、微納制造等提供新的技術(shù)解決方案，推動社會和科技的持續(xù)進步。

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責(zé)任編輯：杜蔚杰

責(zé)任校對：張 強

審 核： 張 彤

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