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浙江大学学报（工学版） 2018年第1期52卷 125-132页

作者：潘立鲍官军胥芳张立彬浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310014

为了提升工业机器人装配的精确性与柔顺性,提出适合工业六自由度装配机器人的动态柔顺性控制策略,使之不仅能够实现快速高精度的参考轨迹跟踪,而且能够动态地切换到工件装配时的接触力控制,并能够保持良好的柔顺性接触力.构建机器人关... 详细信息

为了提升工业机器人装配的精确性与柔顺性,提出适合工业六自由度装配机器人的动态柔顺性控制策略,使之不仅能够实现快速高精度的参考轨迹跟踪,而且能够动态地切换到工件装配时的接触力控制,并能够保持良好的柔顺性接触力.构建机器人关节空间的标准动力学模型,并变换到末端执行器操作空间,获得操作空间的动态特性.给出该控制策略,主要包含参考轨迹给定模块、内环的轨迹跟踪控制器以及动力学参数辨识模块等.采用滑模算法设计轨迹跟踪控制器;采用阻抗滤波器,生成装配作业时末端执行器的期望运动轨迹;采用sigmoid函数设计轨迹跟踪与接触力控制的判别模块;采用最小二乘算法,设计动力学参数辨识模块.采用Lyapunov函数证明了该控制策略的大范围渐进稳定性和收敛性.基于装配实验台上进行现场装配和动态轨迹跟踪的对比性仿真实验研究.仿真实验结果表明:与典型的比例微分(PD)控制相比,动态柔顺性控制能够在较宽广的范围内实现更精确的空间轨迹跟踪和接触力柔性控制,平均相对误差可以有效地控制在-4%到+4%之内.

关键词：装配机器人柔顺性控制动态参数辨识运动轨迹跟踪阻抗滤波

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残余应力对压头诱导的硬质薄膜/韧性基底材料体系界面分层机制的影响

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工程力学 2013年第1期30卷 69-75页

作者：周英强吴化平柴国钟张征鲍雨梅特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室(浙江工业大学) 浙江杭州310014

硬质薄膜在工程应用中经常承受高载荷作用。在接触载荷下,薄膜/基底体系通常产生剪切分层破坏和法向分层破坏,并直接影响材料的可靠性。硬质薄膜中较大的残余应力对界面分层破坏影响不容忽视。该文基于内聚力模型,采用有限元方法模拟残... 详细信息

硬质薄膜在工程应用中经常承受高载荷作用。在接触载荷下,薄膜/基底体系通常产生剪切分层破坏和法向分层破坏,并直接影响材料的可靠性。硬质薄膜中较大的残余应力对界面分层破坏影响不容忽视。该文基于内聚力模型,采用有限元方法模拟残余应力对压头诱导的硬质薄膜/韧性基底界面分层破坏的影响规律;给出在不同残余应力下薄膜/基底界面分层破坏时的临界压入深度以及临界载荷;获得考虑残余应力时硬质薄膜/韧性基底界面分层破坏失效图,进而对薄膜材料的工程应用和采用压痕法测量界面结合性能提供指导。

关键词：压痕法残余应力内聚力模型硬质薄膜界面分层

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动态环境下基于改进几何与运动约束的机器人RGB-D SLAM算法

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机器人 2021年第2期43卷 167-176页

作者：艾青林刘刚江徐巧宁浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310023

室内移动机器人使用传统视觉SLAM算法在动态场景下进行位姿估计时精度低、鲁棒性差,其主要原因是错误地将运动的特征点加入了相机位姿计算.为了解决这一问题,本文将特征点分为静态特征点、状态未知点、可疑静态特征点、动态特征点和错... 详细信息

室内移动机器人使用传统视觉SLAM算法在动态场景下进行位姿估计时精度低、鲁棒性差,其主要原因是错误地将运动的特征点加入了相机位姿计算.为了解决这一问题,本文将特征点分为静态特征点、状态未知点、可疑静态特征点、动态特征点和错误匹配点.其中,静态特征点使用严格的几何约束进行筛选,并将状态未知点使用多帧的观测信息区分为可疑静态特征点、动态特征点以及错误匹配点,并进行卡尔曼滤波.最后,将静态特征点、可疑静态特征点和动态特征点一起加入位姿优化.利用TUM数据集,在室内存在运动物体的场景下进行实验.结果表明,所提出的算法在动态场景下的综合性能(包括精度、鲁棒性、运行速度)要优于其他动态场景下的SLAM算法.

关键词：动态场景视觉SLAM RGB-D相机机器人定位几何约束运动约束

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电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验固有频率跟踪系统

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兵工学报 2013年第7期34卷 896-903页

作者：高红俐张立彬姜伟周寅浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310014

为保证电磁谐振式疲劳裂纹扩展实验工作载荷的稳定性,提出了基于裂纹长度在线测量的自适应改进爬山法固有频率跟踪方法,建立了相应的固有频率跟踪系统。采用自行设计的裂纹长度测量系统测得实验过程中不同时刻的裂纹长度,根据固有频率... 详细信息

为保证电磁谐振式疲劳裂纹扩展实验工作载荷的稳定性,提出了基于裂纹长度在线测量的自适应改进爬山法固有频率跟踪方法,建立了相应的固有频率跟踪系统。采用自行设计的裂纹长度测量系统测得实验过程中不同时刻的裂纹长度,根据固有频率和裂纹长度的理论关系计算出此时系统的固有频率值,并将此值设定为频率跟踪的初始值,在初始值左右小范围区域内采用自适应改进爬山法搜索系统精确固有频率值。建立了双自由度双质量块电磁谐振式疲劳裂纹扩展实验振动系统数学模型和CT紧凑拉伸试件刚度模型,从理论上推导出了固有频率随裂纹尺寸变化的规律,并通过实验进行了验证。实验结果表明:文中方法固有频率跟踪精度为0.3 Hz,跟踪时间为3.5 s,和一般爬山法相比,跟踪精度高、速度快、过程稳定可靠,很好地满足了疲劳裂纹扩展实验的要求。

关键词：仪器仪表技术电磁谐振式疲劳裂纹扩展实验固有频率跟踪振动系统疲劳裂纹在线测量

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室内动态环境下基于网格分割与双地图耦合的RGB-D SLAM算法

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机器人 2022年第4期44卷 431-442页

作者：艾青林王威刘刚江浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310023

为解决室内动态环境下现有RGB-D SLAM(同步定位与地图创建)系统定位精度低、建图效果差的问题,提出一种基于网格分割与双地图耦合的RGB-D SLAM算法。基于单应运动补偿与双向补偿光流法,根据几何连通性与深度图像聚类结果实现网格化运动... 详细信息

为解决室内动态环境下现有RGB-D SLAM(同步定位与地图创建)系统定位精度低、建图效果差的问题,提出一种基于网格分割与双地图耦合的RGB-D SLAM算法。基于单应运动补偿与双向补偿光流法,根据几何连通性与深度图像聚类结果实现网格化运动分割,同时保证算法的快速性。利用静态区域内的特征点最小化重投影误差对相机进行位置估计。结合相机位姿、RGB-D图像、网格化运动分割图像,同时构建场景的稀疏点云地图和静态八叉树地图并进行耦合,在关键帧上使用基于网格分割和八叉树地图光线遍历的方法筛选静态地图点,更新稀疏点云地图,保障定位精度。公开数据集和实际动态场景中的实验结果都表明,本文算法能够有效提升室内动态场景中的相机位姿估计精度,实现场景静态八叉树地图的实时构建和更新。此外,本文算法能够实时运行在标准CPU硬件平台上,无需GPU等额外计算资源。

关键词：动态环境同时定位与地图构建 RGB-D 光流法八叉树地图

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气动机器人多指灵巧手——ZJUT Hand

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机器人 2012年第2期34卷 223-230页

作者：王志恒钱少明杨庆华鲍官军张立彬浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部浙江省重点实验室浙江杭州310014

总结了现有灵巧手的缺点,例如结构复杂、难以控制等,并在此基础上提出了一种新型的气动驱动多指灵巧手,命名为ZJUT Hand.基于一种新型的气动柔性驱动器FPA,设计了气动刚柔性弯曲关节及侧摆关节;在此基础上给出了一种4自由度气动拟人手指... 详细信息

总结了现有灵巧手的缺点,例如结构复杂、难以控制等,并在此基础上提出了一种新型的气动驱动多指灵巧手,命名为ZJUT Hand.基于一种新型的气动柔性驱动器FPA,设计了气动刚柔性弯曲关节及侧摆关节;在此基础上给出了一种4自由度气动拟人手指;为了获得较高的模块化集成度,将5个完全相同的手指装配在拟人手掌上,构成具有5个手指、20个自由度的ZJUT Hand的本体结构;采用仿生学优化方法确定ZJUT Hand的结构参数,并对其本体结构进行了抓持仿真实验.仿真结果表明:ZJUT Hand能够对圆柱、长条形、球形等典型形状的物体实现抓持,并能够模拟人手实现对捏、夹持、勾拉等复杂拟人手形.详细设计了ZJUT Hand的力/位传感系统.完成了ZJUT Hand的抓取实验,结果表明:ZJUT Hand能够对典型形状目标物体实现稳定抓取.最后,简单总结了ZJUT Hand的特色之处.

关键词：气动柔性驱动器(FPA) 弯曲关节侧摆关节力/位传感系统机器人多指灵巧手

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用于模具自由曲面的新型气囊抛光中磨粒场的分析

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中国机械工程 2014年第6期25卷 832-835页

作者：张利李研彪金明生朴忠宇计时鸣浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310032 浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室杭州310032

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。研究了气囊抛光接触区内磨粒的运动轨迹、压力分布和抛光力的分布情况,建立了气囊抛光接触区内磨粒的运动模型、压力模型,揭示了气囊抛光接触区内磨... 详细信息

为提高模具自由曲面抛光的效率和品质,提出一种基于柔性抛光理念的新型气囊抛光技术。研究了气囊抛光接触区内磨粒的运动轨迹、压力分布和抛光力的分布情况,建立了气囊抛光接触区内磨粒的运动模型、压力模型,揭示了气囊抛光接触区内磨粒直径对抛光力和被加工工件内部剪切应力的影响规律,研究了抛光过程中工件内部的剪切应力分布,明确了材料疲劳去除机理。为气囊抛光的应用奠定了理论基础。

关键词：气囊抛光压力抛光力材料疲劳去除机理

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激光原位反应制备TiC强化涂层的显微结构

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中国激光 2010年第10期37卷 2653-2657页

作者：徐柠张群莉姚建华浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310014 浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室浙江杭州310014 浙江工业大学激光加工技术工程研究中心浙江杭州310014

TiC以其优异的物理和化学性能在工程领域具有重要的研究意义和实用价值。研究了一种激光强化原位反应制备TiC涂层的新方法,在45#钢表面预置自制的水合二氧化钛和石墨混合粉末,选用Nd∶YAG激光对预置层进行强化处理。分别采用X射线衍射(X... 详细信息

TiC以其优异的物理和化学性能在工程领域具有重要的研究意义和实用价值。研究了一种激光强化原位反应制备TiC涂层的新方法,在45#钢表面预置自制的水合二氧化钛和石墨混合粉末,选用Nd∶YAG激光对预置层进行强化处理。分别采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪检测了激光处理后涂层表面、涂层横截面的显微组织及强化层的硬度。结果显示,激光处理后强化层表面平滑,与基体形成冶金结合。强化层主要由Fe,TiC,FeTiO3组成,其中TiC颗粒分布于强化表层,颗粒度为1～3μm。由于强化层中弥散有原位反应合成的TiC强化相,强化层硬度得到显著提高,表层最高硬度为1150 HV0.1,平均硬度为950 HV0.1,比基体提高了3倍。

关键词：激光技术原位合成 TiC 显微结构

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疲劳裂纹扩展中停留机制的考察

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机械工程学报 2010年第16期46卷 119-124页

作者：熊缨浙江工业大学机械工程学院杭州310032 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310032 浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室杭州310032

采用高精度局部柔度测量技术,对结构钢SM400进行两种阶梯式变载条件下的疲劳试验,考察疲劳裂纹扩展中迟滞回线的形态变化与裂纹停留的关系。基于循环载荷中柔度变化与裂纹开闭口以及裂纹尖端附近应力分布的关系,讨论不同载荷方式下裂纹... 详细信息

采用高精度局部柔度测量技术,对结构钢SM400进行两种阶梯式变载条件下的疲劳试验,考察疲劳裂纹扩展中迟滞回线的形态变化与裂纹停留的关系。基于循环载荷中柔度变化与裂纹开闭口以及裂纹尖端附近应力分布的关系,讨论不同载荷方式下裂纹停留的形成机制。结果表明,裂纹停留意味着循环加载过程中裂纹尖端既不形成拉伸塑性区,也不形成压缩塑性区。疲劳裂纹停留在最大载荷时的裂纹形态有'裂尖锐型'和'裂尖钝型'。基于最大载荷和最小载荷后残留在裂纹表面的拉伸变形层确定载荷FRCPG和FRPG,能够获悉在最大和最小载荷时出现塑性区引起裂纹扩展的等价波形,可用于随机载荷波形的计数,为发展工程结构的剩余寿命预测提供一种理论依据。

关键词：迟滞回线柔度疲劳裂纹扩展裂纹开闭口不扩展裂纹

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基于气动柔性驱动器的球果采摘末端抓持器

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农业机械学报 2013年第5期44卷 242-246页

作者：鲍官军张水波陈亮杨庆华浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310032

为实现球果的安全、可靠采摘,基于气动柔性驱动器(FPA)设计了球果采摘末端执行器,主要由3个FPA驱动的手指和基座构成。建立了手指指端在基座坐标系内的运动学方程,分析了末端抓持器在任意姿态下进行球果抓握的力学过程,建立了球果抓持... 详细信息

为实现球果的安全、可靠采摘,基于气动柔性驱动器(FPA)设计了球果采摘末端执行器,主要由3个FPA驱动的手指和基座构成。建立了手指指端在基座坐标系内的运动学方程,分析了末端抓持器在任意姿态下进行球果抓握的力学过程,建立了球果抓持数学模型。实验结果表明,所设计的球果采摘末端执行器可对成熟球果进行任意姿态的抓握,建立的数学模型可用于实际的采摘过程控制。

关键词：采摘机器人末端执行器气动柔性驱动器

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