智能制造产业已成为21世纪占领制造业制高点的重点产业,专利建设是中国实现制造强国的重要保障。以专利地图为工具,从专利管理地图和专利技术地图两方面入手,对国内外智能制造行业的发展进行了分析比较。为缩小与美、日等工业发达国家在核心技术方面的差距,实现中国从制造业大国向制造业强国的转变,提出了开展国际产业战略性研究合作、提高核心技术原始创新能力、培育复合型创新人才等建议。

优劣势区间全无限整数规划模型(SFMP)可有效解决模糊集、区间参数、区间函数等的不确定性。基于此模型,对新疆某区域的能源系统进行计算分析,研究能源转换效率对能源系统的影响。结果表明随着能源转换率提高,生产过程产生的能源消费量将逐渐减少,有效降低了传统能源消耗;能源转换率高低对能源结构具有一定影响,随着能源转换率提高,能源结构向低污染物排放方向发展,污染物的排放总量随之减少。

针对中国老龄化加剧所引发的老人走失及当前智能拐杖发展中存在的问题,设计了一种由照明装置、反光模块和定位装置等构成的螺纹调节式智能助老拐杖。利用老年人的身高、体重等参数对该拐杖进行了机械设计及力学有限元分析。分析结果表明,当拐杖承受的力为2倍老年人体重时,仍具有较高的机械性能,可满足老人的日常出行需求。同时设计了基于北斗导航的智能定位及通信系统,可实时记录老年人的出行状态及位置,保障老年人出行的安全性。与现有智能拐杖相比,该拐杖通过螺纹调节长度,具有更高的稳定性和更长的寿命。

以串联机器人为研究对象,综合考虑其运动学和动力学约束,提出一种笛卡尔空间中的无冲击近似时间最优轨迹规划方法。首先将机器人关节驱动电机的约束条件转化成参数空间中的约束条件;接着将以时间最优为目标的轨迹优化问题转化成二阶锥规划问题,并运用MATLAB中的SeDuMi工具箱进行求解;然后提出一种识别和处理力矩突变点的算法,在关节力矩存在突变的点时使用五次多项式进行处理,从而消除原时间最优轨迹的冲击;最后给出了3R串联机器人末端沿指定路径运动的算例,通过对比机器人执行轨迹过程的相关参数,验证了算法的有效性。

由于传统的傅里叶变换分析方法不具有时频局部化分析能力,因此基于小波理论对电力系统信号进行分析,从而达到诊断电力系统故障的目的。首先对信号进行小波分解,提取信号的高频小波系数,通过对高频小波系数的分析来诊断电力系统的故障时刻;其次在已知时刻的基础上采用模极大值的奇异性检测来对电力系统的故障位置进行诊断,从而实现对异常电力系统信号的时空检查;最后采用提出的方法对采集到的电力系统信号进行分析,验证了故障诊断方法的有效性。

以桥式起重机工作机构为研究对象,从能量流分析出发,全面研究了起重机各工作机构的能耗特性;结合功率传输规律,建立了各工作机构的能耗数学模型,进一步分析了桥式起重机的能耗机理及能量损失特性,为桥式起重机能耗评价打下了基础。

根据船用核动力装置二回路系统典型设计方案,利用MATLAB软件建立了二回路汽轮机、冷凝器、给水泵及预热器等主要部件的物理模型。通过对二回路主要性能参数进行分析,完成了简单朗肯循环和带抽气的朗肯循环的效率计算,并通过性能分析得到了系统参数的优化方向。

以6R偏置腕关节摄影机器人为研究对象,采用D-H改进法建立运动学模型。进行了正运动学以及逆运动学求解,重点介绍逆解的计算过程。为了缩短逆运动学求解的时间,进一步将求解算法进行优化。采用MATLAB软件编写程序验证逆运动学求解的正确性。最后通过仿真实验表明运动学逆解能够使各个关节变化连续光滑,从而为摄影机器人的控制以及轨迹规划提供重要依据。

密闭式电子机柜存在发热量大、散热性差问题,为此设计密闭式电子机柜专用空调循环制冷系统。利用型号为SD18B20的温度传感器采集电子机柜内部温度和系统制冷温度,将采集到的温度数据传至控制模块执行对应操作,决定是否启动压缩机制冷;通信模块可利用网络客户端查询、设定、修改系统相关信息,完成远程监控。遵循模块化设计思想编写功能模块程序,完成温度控制。实验结果表明该系统在不同负载状态下可稳定运行,符合电子机柜控温要求;相较于普通民用空调,可靠性更好、安全性更高;分析不同因素对系统性能影响程度发现,通过调整冷凝器风温可提升系统的制热能效比(COP),通过提升冷凝器风速可降低系统排气压力。

以数控机床伺服系统为研究对象,以模糊PID控制理论为依据,设计了数控机床模糊PID控制器。使用模糊控制规则对PID参数进行修改,从而使控制器的自适应能力得以显著提升,对该模糊PID控制器使用Simulink进行仿真,测试结果表明,与传统PID控制器相比,该控制器的响应速度和鲁棒性显著提高,数控机床的加工精度较高且无超调,数控机床的整体控制性能显著提升。