本期导读

方法与技术

1.ABB 工业机器人在环形阵列异形产品中点位处理（李伟）

关键词：ABB 工业机器人P1～6

在企业生产中常会遇到不同大小、不同产品个数环形阵列产品的机器人点位进行示教，《ABB 工业机器人在环形阵列异形产品中点位处理》一文通过创建参考工件坐标系和参考点位，并采用欧拉角运算方法，将表示工件坐标方位的四元数转换成欧拉角，方便对工件坐标进行固定角度的旋转，再通过编程获取旋转后参考工件坐标系下的机器人点位可有效减少环形阵列点位的示教数量。验证结果表明：示教两个点确定参考工件坐标系和参考点位后，就可以很方便快捷的获取任意大小、任意数量产品的环形阵列的机器人点位，大大减少了点位示教的工作量，为企业自动化生产线识别产品节约了大量的时间，并提高了环形阵列产品的安装精度。

2.无动力穿戴式外骨骼座椅结构设计与优化（康辉梅）

关键词：穿戴式外骨骼座椅结构设计 P7～9，26

汽车总装生产线作业人员需根据快速的生产节拍反复站立行走拿取零件和下蹲装配作业，《无动力穿戴式外骨骼座椅结构设计与优化》一文设计了一款轻便小巧、无需手动操作即能快速进行坐姿和站姿切换、蹲坐高度连续可调且具有记忆功能的无动力穿戴式外骨骼座椅，其结构由大腿杆、小腿杆和斜撑杆组等组成，其中斜撑杆组包括气压杆和伸缩杆两部分，两者同轴安装。首先根据成年人人体尺寸标准确定大腿杆长度和小腿杆长度，然后以斜撑杆组安装铰点位置为设计变量、从蹲姿到站立过程中小腿杆与斜撑杆组的角度的最大值为目标函数、蹲坐姿态下斜撑杆组的最大长度、气压杆和伸缩杆的伸缩比需满足要求等为约束条件建立优化设计模型，并采用MATLAB 自带的遗传算法工具箱进行优化设计求解，从而确定斜撑杆组最佳铰点安装位置，最后根据作业人员的蹲坐高度可调和站立行走需求分别计算伸缩杆和气压杆的行程和安装长度。

3.无网格法结构拓扑优化模型的GPU 并行加速求解及应用（唐芳）

关键词：无网格法结构拓扑优化 P10～15，31

结构拓扑优化技术可在产品的概念设计阶段提供创新设计方案，现已广泛应用于汽车、航空航天等领域，但是无网格法结构拓扑优化模型的求解存在计算耗时长的问题。《无网格法结构拓扑优化模型的GPU 并行加速求解及应用》一文引入GPU（Graphic processing unit，GPU）并行加速技术，开展无网格法结构拓扑优化模型的GPU 并行加速求解及应用研究。基于交叉节点对思想构建了拓扑迭代中刚度矩阵的GPU 并行组装流程，结合CUDA（Compute unified device architecture，CUDA）库函数与预处理共轭梯度法实现了离散方程的GPU 并行加速计算，且通过提前计算并存储形函数及其导数值以避免重复计算，建立了无网格法拓扑优化模型的GPU 并行加速求解算法。通过二维悬臂梁算例验证了算法的正确性，算例结果表明所提GPU 并行加速算法的计算结果正确，且极大地提高了无网格法拓扑优化模型的求解效率。

4.变轮毂救援机器人设计与运动仿真（林伟燚）

关键词：变轮毂救援机器人 P19～22，31

救援机器人逐步成为自然灾害灾后救援的必备手段与趋势，《变轮毂救援机器人设计与运动仿真》一文通过结合轮式与连杆机构设计了一种新型的变轮毂救援机器人。首先，基于救援机器人整机性能指标，设计并确定救援机器人各部件参数，并利用SolidWorks 进行救援机器人整机三维建模；其次，利用ANSYS 分析静力载荷对救援机器人轮毂刚度的影响，并对其进行轮翼结构优化，基于此，完成变轮毂救援机器人最终设计方案的设计；最后，在救援机器人结构设计的基础上，对所提出的机器人进行了动力学分析，基于优化的变轮毂救援机器人，分别进行两种台阶高度（125 mm、320 mm）的越障仿真实验，实验结果验证了所提出的变轮毂救援机器人的有效性与结构设计的合理性。

5.基于车联网数据的坡度预测研究（叶宇）

关键词：实时坡度估计 P23～26

道路坡度信息是车辆行驶中动力性、经济性和智能化控制中的重要部分，《基于车联网数据的坡度预测研究》一文采用来自车联网车辆实时采集的车速和GPS 信息对车辆运行过程中坡度情况进行估计。在坡度估计信息的基础上，构建了基于长短期记忆模型（LSTM）的坡度预测模型；利用一半挂车的自然驾驶数据对坡度进行估计计算，并将其作为预测模型的数据基础；利用基于LSTM 的坡度预测模型进行对应的模型构建、参数初始化、训练及预测，并将预测结果与GRU 模型进行对比。分析结果表明，所提出的坡度估计方法能有效地对车辆行驶过程中的坡度情况进行实时估计，采用基于LSTM 的坡度预测模型对道路坡度预测具有较高的预测精度，其均方根误差和平均绝对误差分别为16.71 和3.38，均优于GRU 模型。

管理与人才培养

6.基于RoboDK 的机器人仿真实验教学设计（彭建盛）

关键词：机器人仿真 P101～103，163

机器人课程是人工智能及机器人工程相关专业的一门专业核心课，《基于RoboDK 的机器人仿真实验教学设计》一文针对目前传统机器人课程教学中存在的理论性强但实验硬件资源不足、学生学习积极性不高和学习效率等问题，基于RoboDK 开发机器人仿真实验，采用项目式任务作为驱动引导学生综合运用所学的知识能力。RoboDK 仿真软件可以模拟多种真实的机器人并自定义机器人模型进行运动控制，通过获取机器人运动位置、坐标系及运动速度等实时数据进行仿真练习，同时巩固所需的相关理论知识并进一步掌握机器人相关应用。实践结果表明，RoboDK 仿真实验教学解决了现有机器人仿真实验存在的多数问题，能够提升机器人课程教学的广度和深度。

7.智能制造背景下的人才与能力需求分析（王燕萍）

关键词：智能制造人才与能力 P110～113

智能制造是各国科技与产业竞争的核心领域，要实现快速发展离不开专业人才，《智能制造背景下的人才与能力需求分析》一文针对智能制造的各种应用场景，归纳和阐述了智能制造领域的主要关键技术；在分析近期专业招聘平台线上招聘信息和线下现场招聘会招聘的调研数据基础上，结合国内外针对智能制造人才发展的一系列文件出台解读，推断智能制造专业人才需求变化和人才短缺的情况；分别从知识掌握、持续学习与实践创新、社会协作三个层面分析了智能制造人才的能力需求，为智能制造背景下的人才培养提供思路和对策。

应用与优化

8.新能源汽车动力电池包的改进设计与仿真研究（薛涛）

关键词：新能源汽车动力电池包 P172～175

当今电动汽车快速发展，动力电池系统是电动汽车的关键部分。《新能源汽车动力电池包的改进设计与仿真研究》一文针对设计车辆整体要求和动力电池参数需求，完成动力电池包结构设计与特性分析。首先分析了动力电池包设计中需满足的安全性要求；其次对利用CATIA 三维建模软件动力电池包的电池模组和电池结构进行改进设计；最后结合建立的动力电池包设计模型对其进行结构特性分析和校验，包括动力电池包的结构强度、模态和碰撞性能，为电动汽车动力电池包的设计提供一定的参考和借鉴。