11月29日：《机械工程学报》2024年第23期最受关注论文推荐

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南京航空航天大学通用航空与飞行学院贺志远等，认为滚动轴承在润滑装配良好的情况下，其最终的失效形式主要是由滚动接触疲劳引起的次表面裂纹直至表面剥落。为更好地揭示轴承疲劳裂纹的萌生及演化机理，基于连续损伤力学理论和有限元分析，建立了一种高效的考虑弹流润滑(Elastohydrodynamic lubrication,EHL)的轴承裂纹萌生及演化模型。比较了Hertz接触压力与考虑EHL压力耦合因素的轴承疲劳损伤演化结果，同时探讨了不同载荷以及随机表面粗糙度等因素对轴承损伤演化和循环寿命的影响规律。在线弹性力学基础上分析了材料属性对轴承损伤演化的影响。结果表明，仿真模拟的损伤演化过程和剥落形状与现有的试验结果相吻合，研究揭示了轴承裂纹萌生至损伤形成的物理机制，可以作为一种有效的模拟轴承损伤演化的工具。

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湖南大学机械与运载工程学院李伟等认为，在芯片、光刻机、激光核聚变装置等国家重点工程驱动下，高精高质硬脆元件需求日益迫切，但是现有半导体晶圆、光学元件等硬脆元件表面加工技术还存在诸多局限，远不能满足实际需求。低温等离子体加工技术具有无机械接触和灵活性强等优势，可以实现硬脆材料元件表面的高效率近无损伤加工，但在加工均匀性、面型精度等方面仍面临着严峻挑战。因此非常有必要深入分析等离子体加工机理、工艺及装备方面的研究现状、存在的问题及发展趋势，为硬脆元件表面的高精高质加工提供技术参考和借鉴。分析了等离子体原子尺度下的加工机理，总结了硬脆元件等离子体加工技术及装备方面的研究现状；在此基础上，探讨了等离子体及其加工装备存在的问题，由此指出等离子体加工技术的发展方向，以期促进等离子体技术在硬脆元件加工方面的推广应用，助力我国半导体晶圆、光学元件等硬脆元件超精密加工制造水平的提升，支持国家重点工程的发展。

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合肥工业大学机械工程学院訾斌等认为，大空间复杂环境下的自动化、智能化作业在高端制造、航空航天、大型工程等国家重点领域至关重要，是国家制造业创新技术水平的体现。大空间刚柔耦合机器人主要面向大范围空间下的复杂作业需求，兼具刚性和柔性传动特性，有着大空间广域范围下的高运动灵活度与系统自适应性，其发展则依赖于机构学、材料学、力学与智能控制等多学科的交叉融合。针对大空间刚柔耦合机器人的核心理论与关键技术，对大空间刚柔耦合机器人的驱动形式与机构设计、系统建模与性能分析、运动规划与高效控制等方面的研究成果进行了综述，归纳了大空间刚柔耦合机器人的典型工程应用，并对其基础理论与关键技术的未来发展趋势进行了总结与展望。

探花

燕山大学机械工程学院陈建超等认为，现有点阵结构设计方法较少考虑晶胞结构实际受力工况，难以发挥出点阵结构的最佳性能。针对该问题提出基于拓扑优化的点阵结构设计方法，建立了适用于不同工况背景的优化模型，得到基于拓扑优化的多载荷、多约束优化列式。基于该列式提出了适应受力条件的点阵晶胞结构设计方法，构建了基于压缩工况条件下的新型无竖杆体面心立方点阵(Non-vertical struts body and face-centered cubic，NVBFCC)结构，建立了NVBFCC相对密度理论模型和等效力学模型，研究了晶胞的梁、杆尺寸对晶胞体积分数和结构强度的影响规律。完成了该点阵结构的准静态压缩试验和有限元力学仿真分析，结果验证了相对密度理论模型和等效力学模型的准确性，给出了梁、杆最优尺寸确定原则，实验表明较传统体面心立方晶胞结构，NVBFCC抗压强度和等效弹性模量分别高出136%、100%，显示所提出方法生成的点阵结构有着更优异的性能。

榜眼

复旦大学工程与应用技术研究院潘宇真等，提出了基于模块化理论的多场景农业机器人，可应用于农业大棚、户外场景等。通过搭载不同的模块化农机设备，实现多种作物的监测、授粉、药物喷洒、采摘等任务，实现了农场自主运行，降低了人工成本。该农业机器人采用悬挂减震系统、独立转向驱动结构和双地形轨道轮设计，可以适应室内平地、轨道、室外农田等多种场景，实现多种运动模态和工作场景的自主切换。针对高精度的底盘机械臂协同运动控制，建立对应的运动学和动力学模型，并根据样机参数分析其控制精度。针对需要遍历目标任务点的工作，提出新型的冗余协同控制策略。试验结果表明，农业机器人样机各项参数均满足工作要求，冗余协同控制策略相比传统的间歇式的效率最多可以提升30%，动力学上的误差也得到数值验证，从数学模型和仿真角度量化了样机参数、遍历效率、控制精度等因素的影响，为进一步的改进和优化提供了指导。试验结果支持机器人在农业场景的设计和实际应用，为农业生产提供高效、精确的解决方案。

状元

哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室李隆球等，认为随着机器人技术在工业、医疗、服务、教育和军事等领域的广泛应用，传统的宏观机器人技术逐渐无法满足日益增长的微型化、精细化和功能高度集成化需求。微纳机器人作为机器人领域的新兴分支，因其尺寸小、推重比大、可控性好、拓展性强，成为研究的热点和前沿。通过回顾机器人技术的发展历程，详细分析了机器人发展的四个阶段和五代动力转换，并总结了机器人应具备的技术特征。在此基础上，对微纳机器人的发展历程、内涵及所处技术阶段进行了深入探讨，重点分析了从宏观机器人到微纳机器人在介质环境、驱动方式、运载方式和多功能耦合方式等技术特征的基础性改变，以及这些改变带来的技术挑战。重点从设计、制造、控制和检测四个方面，深入探讨了微纳机器人的深层次变化。最后，提出了微纳机器人技术的未来发展方向和建议。通过对这些问题的详细探讨，为未来机器人技术的发展提供了理论指导和实践基础。期望微纳机器人技术能够在更多领域实现突破，为精准医疗、环境治理、微纳制造等提供新的技术解决方案，推动社会和科技的持续进步。

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责任编辑：杜蔚杰

责任校对：张 强

审 核： 张 彤

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