检索结果-内蒙古大学图书馆

浙江大学学报（工学版） 2023年第12期57卷 2356-2366,2374页

作者：郭万金赵伍端利乾辉赵立军曹雏清长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司博士后工作站安徽芜湖241007 长三角哈特机器人产业技术研究院安徽芜湖241007

工业机器人对工件柔顺打磨作业的适应性差,为此设计机器人柔顺浮动力控末端执行器,基于集成贝叶斯神经网络模型的强化学习,提出主动自适应变阻抗的机器人打磨力控制方法.所提方法根据打磨作业的接触环境信息,利用自助法获取小量数据的... 详细信息

工业机器人对工件柔顺打磨作业的适应性差,为此设计机器人柔顺浮动力控末端执行器,基于集成贝叶斯神经网络模型的强化学习,提出主动自适应变阻抗的机器人打磨力控制方法.所提方法根据打磨作业的接触环境信息,利用自助法获取小量数据的多次采样样本,训练集成贝叶斯神经网络模型以描述机器人打磨系统与工况环境交互作用,采用协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES)求解最优阻抗参数.构建机器人打磨系统虚拟样机平台,开展叶片工件的打磨仿真实验,验证所提方法的有效性.实验结果表明,所提方法在十几次训练后,能够将打磨力的绝对跟踪误差减小至较小值,较好地实现了机器人打磨系统的主动自适应变阻抗打磨力控制,提高了机器人打磨力控制的柔顺性和鲁棒性.

关键词：工业机器人打磨力控制自适应变阻抗强化学习集成贝叶斯神经网络

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无先验模型曲面的机器人打磨主动自适应在线轨迹预测方法

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浙江大学学报（工学版） 2023年第8期57卷 1655-1666页

作者：郭万金赵伍端于苏扬赵立军曹雏清长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司博士后工作站安徽芜湖241007 长三角哈特机器人产业技术研究院安徽芜湖241007

为了解决工业机器人打磨的作业柔顺性不足问题,设计了机器人柔顺浮动打磨力控末端执行器.为了解决无先验模型曲面工件的机器人打磨轨迹自适应性较差的问题,提出无先验模型曲面的机器人打磨主动自适应在线轨迹预测方法.该方法根据打磨工... 详细信息

为了解决工业机器人打磨的作业柔顺性不足问题,设计了机器人柔顺浮动打磨力控末端执行器.为了解决无先验模型曲面工件的机器人打磨轨迹自适应性较差的问题,提出无先验模型曲面的机器人打磨主动自适应在线轨迹预测方法.该方法根据打磨工具与工件的接触状态预测曲面法线方向,以有向进给平面与曲面切平面的截交线作为进给导向,自适应在线预测机器人打磨系统末端执行器的位姿,使末端执行器主轴轴线实时主动跟踪曲面法线,实现对无先验模型曲面工件的机器人打磨轨迹的主动自适应在线预测.通过仿真分析和实验验证了所提出方法的有效性,最大综合位置预测误差与曲面法线跟踪误差分别为0.506 mm和4.912°.所提出方法可以为无先验模型曲面工件的机器人打磨提供在线轨迹预测.

关键词：工业机器人无先验模型曲面在线轨迹预测曲面法线跟踪机器人打磨

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机器人打磨自适应变阻抗主动柔顺恒力控制

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哈尔滨工业大学学报 2023年第12期55卷 54-65页

作者：郭万金于苏扬田玉祥赵立军曹雏清道路施工技术与装备教育部重点实验室(长安大学) 西安710064 机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150000 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司博士后工作站安徽芜湖241007 长三角哈特机器人产业技术研究院安徽芜湖241007 安徽工程大学计算机与信息学院安徽芜湖241000

为解决工业机器人打磨过程中存在复杂时变非线性耦合与不确定性扰动导致机器人柔顺恒力打磨自适应调节能力不足的问题,首先给出了一种可实现沿轴向平移与旋转运动解耦的力控末端执行器,其次设计了一种自抗扰控制器和一种粒子群神经网络... 详细信息

为解决工业机器人打磨过程中存在复杂时变非线性耦合与不确定性扰动导致机器人柔顺恒力打磨自适应调节能力不足的问题,首先给出了一种可实现沿轴向平移与旋转运动解耦的力控末端执行器,其次设计了一种自抗扰控制器和一种粒子群神经网络变阻抗控制器分别作为内环控制和外环控制,在此基础上,提出了一种机器人自适应变阻抗主动柔顺恒力控制方法,用于在线自适应优化阻抗参数,动态调节打磨力修正量,实现机器人打磨作业自适应主动柔顺恒力控制。最后采用Lyapunov稳定性理论分析证明了所提出方法的闭环稳定性。通过机器人打磨系统虚拟样机联合仿真实验和机器人平台实物实验,验证了所提出方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够较好实现静态与动态期望打磨力跟踪,减小了打磨力波动、力超调量以及打磨初期打磨工具处的冲击力,提高了打磨力控制系统抗扰动稳定性、恒力跟踪性能和动态响应能力,对复杂多变工况机器人打磨作业具有较强的适应性与鲁棒性。

关键词：工业机器人打磨恒力控制主动柔顺自适应变阻抗机器人末端执行器

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松软地质上机器人足-地动力学建模与试验

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机械工程学报 2022年第5期58卷 8-17页

作者：刘逸群陆培栋张志鹏王剑锋张京明丁亮高海波哈尔滨工业大学汽车工程学院哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室中国电子科技集团第二十一研究所

足-地动力学是多足机器人在松软地质上移动机理的核心，在其设计、运动控制和仿真等方面具有重要作用。考虑到切向运动压缩足端周面土壤的情况，结合地面力学理论和Rankine被动土压力理论建立了机器人平底足-地动力学模型。进一步推导... 详细信息

足-地动力学是多足机器人在松软地质上移动机理的核心，在其设计、运动控制和仿真等方面具有重要作用。考虑到切向运动压缩足端周面土壤的情况，结合地面力学理论和Rankine被动土压力理论建立了机器人平底足-地动力学模型。进一步推导建立了一定倾角下矩形足-地动力学模型。开发了多工况足-地作用测试系统，将压盘实验测得的参数代入到矩形足-地动力学模型，通过理论值和实验值的对比，验证了预测误差在合理范围内。对不同足端姿态角的实验数据使用非线性拟合辨识，得到了推进力和承载力的应力-应变系数，最小误差为9.89%，对比本领域经典文献，验证了不同足端姿态角下平底足足端应力分布函数的有效性。

关键词：足-地动力学足式机器人松软地质足-地作用测试参数辨识

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脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺参数分析

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航空制造技术 2022年第16期65卷 54-63页

作者：靳子昂韩振宇李品华刘旭黎孙守政富宏亚哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院芜湖241007

关于脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺分析的研究尚无报道。采用单因素试验和响应面法研究了预浸料表面粗糙度、电压、脉宽和热源移动速度对热塑性预浸料表面加热温度的影响规律。结果表明,预浸料的表面粗糙度越小,加热温度越稳定... 详细信息

关于脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺分析的研究尚无报道。采用单因素试验和响应面法研究了预浸料表面粗糙度、电压、脉宽和热源移动速度对热塑性预浸料表面加热温度的影响规律。结果表明,预浸料的表面粗糙度越小,加热温度越稳定,粗糙度越大,加热温度波动越大;加热温度随电压的增加而增大,随脉宽和速度的增加而降低。通过响应面法获得脉冲氙灯加热CF/PEEK预浸料的最佳工艺参数为:电压221 V、脉宽2 ms、热源移动速度125 mm/s、脉冲频率60 Hz、灯口与预浸料之间的距离10 mm,此时加热温度为381℃,树脂能够发生较好的熔化。

关键词：脉冲氙灯热塑性复合材料工艺优化微观形貌自动铺丝

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TC4钛合金纵弯超声振动铣削装置及其加工性能研究

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航空制造技术 2022年第8期65卷 14-21页

作者：张俊杰刘英想胡王杰杜鹏飞韩腊邓杰邱旭赵学森胡振江孙涛哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

TC4钛合金因其优异的综合机械性能在航空、航天工业中得到了广泛应用,但其高塑性和低导热系数引起的刀具–切屑黏附是制约其铣削加工性能提升的一个关键因素。针对TC4钛合金铣削加工性能提升的需求,提出了一种基于刀具纵弯复合超声振动... 详细信息

TC4钛合金因其优异的综合机械性能在航空、航天工业中得到了广泛应用,但其高塑性和低导热系数引起的刀具–切屑黏附是制约其铣削加工性能提升的一个关键因素。针对TC4钛合金铣削加工性能提升的需求,提出了一种基于刀具纵弯复合超声振动辅助铣削的加工方式,通过控制刀具纵弯复合超声振动的幅值和相位实现可控的间歇式切削,降低刀具–切屑黏附,从而提高TC4铣削加工质量。首先,从理论上解析了刀具纵弯复合超声振动辅助铣削的运动学原理,据此设计并制造了刀具纵弯复合振动轴,与高速铣削主轴安装后刀尖的径向跳动低于20μm。其次,搭建了三轴联动纵弯复合超声振动辅助铣削加工装置,据此进行了TC4钛合金纵弯复合超声振动辅助微铣削加工试验,并对试验结果进行了表征分析。结果显示,与普通铣削相比,对刀具施加纵弯复合超声振动有效地降低了切削力、毛刺生成和刀具磨损,并提升了表面加工质量,证明了应用刀具纵弯复合超声振动辅助提升TC4钛合金铣削加工性能的可行性。

关键词： TC4钛合金铣削加工性能纵弯复合超声振动辅助铣削间歇式切削

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面向在轨维修的电动工具冲击机构设计

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航天器环境工程 2023年第2期40卷 148-154页

作者：陈洋傅浩于洋郭涛北京卫星环境工程研究所北京100094 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 可靠性与环境工程技术重点实验室北京100094

针对空间站上大型在轨可替换单元的在轨维修任务需求,开发了一种低转速、大力矩输出且具有小反作用力、低冲击振动特点的舱外电动工具离合器式冲击机构。通过运动微分方程分析了单个碰撞周期内冲击机构的关键运动状态,并推导出稳定运行... 详细信息

针对空间站上大型在轨可替换单元的在轨维修任务需求,开发了一种低转速、大力矩输出且具有小反作用力、低冲击振动特点的舱外电动工具离合器式冲击机构。通过运动微分方程分析了单个碰撞周期内冲击机构的关键运动状态,并推导出稳定运行过程的力矩控制方程;研究了冲击机构关键设计参数对极限冲击力矩的影响,并根据设计结果进行结构瞬态动力学仿真;搭建在轨维修地面模拟试验平台和舱外活动(EVA)模拟装置进行了冲击电动工具的功能验证试验和工效学试验,结果表明:受试者手部承受的反作用力和振动幅值很小,工具产生的最大拧紧力矩为41.64 N·m,能够对M10螺钉进行有效的拧紧和拧松作业。以上研究可为在轨冲击型大力矩输出电动工具的研制提供技术支撑。

关键词：在轨维修冲击电动工具冲击机构工效学

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月壤水冰资源“探-采-用”一体化实施方案设计

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深空探测学报（中英文） 2023年第2期10卷 178-189页

作者：周光旭崔中雨张伟伟姜生元果琳丽哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150040 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100190

分析了月球水冰资源的赋存分布及采样探测与利用存在的技术挑战,系统梳理了其探测、采样与利用发展历程、典型案例及发展趋势,总结出水冰资源精准预判、就位科学分析、高效提取和转化利用4大关键技术及解决途径。针对月球极区水冰资源... 详细信息

分析了月球水冰资源的赋存分布及采样探测与利用存在的技术挑战,系统梳理了其探测、采样与利用发展历程、典型案例及发展趋势,总结出水冰资源精准预判、就位科学分析、高效提取和转化利用4大关键技术及解决途径。针对月球极区水冰资源探测与利用需求,充分利用月球极区深低温及水冰赋存特性,提出一种水冰资源“探-采-用”一体化实施方案,详细介绍了应用场景及功能、设计方案及评价、应用前景等。该方案可为探月四期工程、月球科研站建设等重大任务提供技术参考和科学探测依据。

关键词：月球极区水冰资源采样探测原位利用一体化方案

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基于数字孪生的纤维缠绕虚拟仿真系统开发和应用

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航空制造技术 2023年第21期66卷 58-66页

作者：顾家宸韩振宇贾力伟纪丹阳孙守政富宏亚哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 核工业理化工程研究院天津300180 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司哈尔滨150000

纤维缠绕复合材料具备优异的比强度及良好的可设计性,被广泛应用于航天航空等高技术领域。目前,国内纤维缠绕成型技术的研究多集中在缠绕理论及CAD/CAM软件方面,关于纤维缠绕在线虚拟仿真技术的开发尚处于起步阶段。本文通过OpenGL软件... 详细信息

纤维缠绕复合材料具备优异的比强度及良好的可设计性,被广泛应用于航天航空等高技术领域。目前,国内纤维缠绕成型技术的研究多集中在缠绕理论及CAD/CAM软件方面,关于纤维缠绕在线虚拟仿真技术的开发尚处于起步阶段。本文通过OpenGL软件建立物理机床的虚拟映射,提出一种新的缠绕轨迹反向求解计算方法,对纤维缠绕过程中的纤维轨迹进行实时显示;通过Modbus TCP协议建立虚拟机床与物理机床之间的联系,实现了对纤维缠绕过程关键参数的实时监测;通过华中9型数控系统提供的NC-API接口实现了虚拟机床与物理机床之间的数据交换及部分操作指令的双向控制。缠绕试验表明,基于数字孪生技术开发的纤维缠绕虚拟仿真系统能够完成纤维缠绕过程的实时运动仿真、缠绕过程关键参数的监测及对缠绕过程的直接控制,并验证了纤维缠绕过程远程监测、远程控制等功能的可行性。

关键词：纤维缠绕虚拟仿真数字孪生实时在线仿真远程控制

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Stewart六维力传感器寿命特性的诊断与优化

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传感技术学报 2022年第7期35卷 873-880页

作者：李德伦高波张运谢宗武张兵哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京空间飞行器总体设计部北京100094 陕西电器研究所陕西西安710065

为实现空间站在轨长寿命的应用要求,针对空间机械臂Stewart六维力(Stwart Six-Axis Force,SSAF)传感器使用寿命低的问题,开展了传感器寿命特性的诊断与分析优化。基于Stewart六维力传感器测量原理和名义应力疲劳寿命理论,推导出传感器... 详细信息

为实现空间站在轨长寿命的应用要求,针对空间机械臂Stewart六维力(Stwart Six-Axis Force,SSAF)传感器使用寿命低的问题,开展了传感器寿命特性的诊断与分析优化。基于Stewart六维力传感器测量原理和名义应力疲劳寿命理论,推导出传感器寿命特性与结构参数的关系模型,通过分析力和力矩一阶寿命特性的影响系数矩阵,给出传感器寿命特性的评价指标及判定依据;利用多目标优化方法,建立了传感器寿命特性的目标优化函数,得到寿命最优的传感器结构参数。综合指标计算、仿真与试验结果表明:基于寿命特性提出的一种Stewart六维力传感器结构参数优化方法可实现结构应力均衡化,改善结构应力集中分布问题,降低疲劳应力损伤的影响,有效提升SSAF传感器的使用寿命。

关键词：寿命优化六维力机械臂遗传算法

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