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多源不平衡数据下基于联邦学习的谐波减速器故障诊断方法
1
作者 王玉静 叶柏宏 +2 位作者 康守强 刘连胜 孙宇林 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期317-329,共13页
针对工业机器人谐波减速器不同故障类别样本数量不平衡,以及单源信号获取信息往往有限,导致故障诊断准确率不高的问题,提出一种多源不平衡数据下基于联邦学习的谐波减速器故障诊断方法。该方法通过对不同用户的多源信号做小波变换,将一... 针对工业机器人谐波减速器不同故障类别样本数量不平衡,以及单源信号获取信息往往有限,导致故障诊断准确率不高的问题,提出一种多源不平衡数据下基于联邦学习的谐波减速器故障诊断方法。该方法通过对不同用户的多源信号做小波变换,将一维信号转换为二维图像,构建时频图数据集;利用改进的数据增强方法对不平衡数据集进行均衡处理;引入有效的通道注意力机制,并通过可学习的权重加权残差分支的输出,以增强模型对不同输入信号残差信息的适应性和对数据关键特征的提取能力;通过改进的多模态变分自编码器挖掘多源信号之间的互补信息进行特征融合,并采用焦点损失函数作为训练损失函数,使模型能够更关注错分频率较高的类别样本,构建多用户个性化本地模型;服务器端聚合用户端本地模型参数并更新全局模型,通过联邦学习保障用户端本地的孤岛隐私数据,从而对多源不平衡数据下谐波减速器进行故障诊断。通过搭建谐波减速器信号采集实验平台进行验证,所提方法能够有效提取谐波减速器多源不平衡数据的特征并实现信息融合,平均故障诊断准确率为98.8%,性能优于所对比的方法。 展开更多
关键词 数据不平衡 多源信息融合 联邦学习 谐波减速器 故障诊断
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谐波减速器MDBO-CNN-LSTM剩余使用寿命预测
2
作者 兰月政 刘彪 +3 位作者 石超 郭世杰 吕贺 唐术锋 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期533-543,共11页
针对谐波减速器剩余使用寿命预测退化节点难以选取、退化指标与物理解释性差、预测效果偏差较大等问题,提出了一维堆叠卷积自编码器融合深度卷积嵌入式聚类(SCAE-DCEC)提取退化点,并结合改进蜣螂优化算法(DBO)优化CNN-LSTM的谐波减速器... 针对谐波减速器剩余使用寿命预测退化节点难以选取、退化指标与物理解释性差、预测效果偏差较大等问题,提出了一维堆叠卷积自编码器融合深度卷积嵌入式聚类(SCAE-DCEC)提取退化点,并结合改进蜣螂优化算法(DBO)优化CNN-LSTM的谐波减速器剩余使用寿命预测方法。对振动信号进行一维堆叠卷积自编码器与深度卷积嵌入式聚类,解决了退化节点难以选取、退化指标与预测网络契合度差等难题;构建了基于SPM混沌映射、自适应概率阈值和差分变异扰动的改进蜣螂优化算法,并对其性能进行评估。利用MDBO对CNN-LSTM超参数进行优化,形成MDBO-CNN-LSTM的剩余使用寿命预测模型。在搭建的谐波减速器实验台进行加速寿命实验及预测验证,实验结果表明MDBO-CNN-LSTM训练后预测模型拟合优度明显高于CNN、LSTM、CNN-LSTM、DBO-CNN-LSTM网络、直接退化全卷积、直接退化的贝叶斯优化LSTM的RUL预测方法,其预测精度达到91.33%,且该方法对谐波减速器寿命后期退化趋势中的衰退特征具有较强的辨识能力。 展开更多
关键词 谐波减速器 退化点 SCAE-DCEC MDBO-CNN-LSTM 剩余使用寿命
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齿厚偏差对谐波减速器动态特性影响规律与试验研究
3
作者 徐向阳 周泊宇 +2 位作者 杜雪松 魏沛堂 张瀚 《振动与冲击》 北大核心 2025年第17期60-70,共11页
为了深入探究齿厚偏差对谐波减速器动态性能的具体影响。该研究采用跨棒距测量法以准确测定谐波齿轮齿厚,反映齿轮齿侧间隙的变化情况。基于此,设计了齿厚偏差振动试验,并将试验分为若干组。通过对各分组进行扭转振动测试,对比了不同齿... 为了深入探究齿厚偏差对谐波减速器动态性能的具体影响。该研究采用跨棒距测量法以准确测定谐波齿轮齿厚,反映齿轮齿侧间隙的变化情况。基于此,设计了齿厚偏差振动试验,并将试验分为若干组。通过对各分组进行扭转振动测试,对比了不同齿厚偏差及转速下谐波减速器的动态响应,并进一步分析了谐波减速器的扫频特性及其信号频率成分。研究结果表明:在谐波减速器振动加速度频谱中,其偶数倍频的出现较为显著。低速时,振动主要由系统共振激发;额定工况下,最大振动频率接近柔刚轮啮合频率2倍,且振动有效值随齿厚偏差的增加而增大;高转速下,齿厚偏差显著影响二倍频和四倍频。频率阶次分析显示,二倍频在中转速区较为突出,转速超过3800 r/min时,四倍频逐渐成为主要频率的趋势。通过优化柔刚轮配合可以有效控制其工作转速区间和振动。 展开更多
关键词 谐波减速器 齿厚偏差 振动测试 动态特性
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基于多特征空间自适应网络的谐波减速器故障诊断 被引量：1
4
作者 陈仁祥 张晓 +2 位作者 李嘉琳 杨宝军 张旭 《振动工程学报》 北大核心 2025年第2期432-440,共9页
由于多测点位置不同引起的数据分布差异造成谐波减速器故障诊断效果不佳,提出基于多特征空间自适应网络(multiple feature spaces adaptation network,MFSAN)的谐波减速器故障诊断方法。对谐波减速器振动信号进行连续小波变换,以构造时... 由于多测点位置不同引起的数据分布差异造成谐波减速器故障诊断效果不佳,提出基于多特征空间自适应网络(multiple feature spaces adaptation network,MFSAN)的谐波减速器故障诊断方法。对谐波减速器振动信号进行连续小波变换,以构造时频图来描述其运行状态特征。将不同位置传感器所测数据划分为多个源域数据和目标域数据映射到不同特征空间,得到不同测点位置下的特征表示。利用自适应网络将源域中学习到的知识自动应用到目标域,以自动对齐特定领域的特征分布,从而学习多个域不变表示。利用领域特定的决策边界来对齐分类器的输出,从而有效减少因传感器位置差异引起的数据分布差异。在工业机器人谐波减速器诊断实验中,所提诊断方法达到了99.72%的准确率,高于其他对比方法,验证了所提诊断方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 故障诊断 谐波减速器 连续小波变换 多特征空间自适应
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谐波减速器故障特征频率计算方法研究
5
作者 贾昀昭 徐敏强 +3 位作者 程瑶 李玉庆 王日新 秦春云 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期279-291,320,共14页
谐波减速器是一种依赖柔性构件的可控变形的传动机构,其主要部件长期受持续变化的交变应力影响,故障风险显著高于常规传动机构。谐波减速器部件的故障位置、运动关系及承载区的时变特性会导致其故障特征频率呈现出区间分布及周期性变化... 谐波减速器是一种依赖柔性构件的可控变形的传动机构,其主要部件长期受持续变化的交变应力影响,故障风险显著高于常规传动机构。谐波减速器部件的故障位置、运动关系及承载区的时变特性会导致其故障特征频率呈现出区间分布及周期性变化的特点。同时谐波减速器依靠多个旋转部件在狭小空间内的紧密配合实现传动,单一故障的横向传播会导致多种故障特征同时出现,增加了故障定位难度。该研究提出一种等效方法,通过将柔性轴承在连续瞬态下的运动关系等效为常规轴承的方式明确了柔性轴承故障特征频率的时变规律;给出了刚轮、柔轮、柔性轴承及交叉滚子轴承典型故障特征频率的计算方法;开展了谐波减速器故障模拟试验,基于试验数据对谐波减速器故障特征频率的理论计算结果进行了验证,给出了多种故障模式下的时、频域故障特征。结果表明,试验实测值与理论分析结果相符,利用给出的故障特征分析方法可以获取准确的谐波减速器故障特征频率。 展开更多
关键词 谐波减速器 柔性轴承 故障诊断 故障特征频率
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改进ResNet结合MKSVDD的谐波减速器多状态同尺度定量评估方法
6
作者 孙宇林 罗双 +2 位作者 康守强 王玉静 刘连胜 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期304-316,共13页
针对谐波减速器故障程度难以精确量化以及不同故障位置无法在同一尺度下定量分析的问题,提出一种改进深度残差网络(ResNet)结合多核支持向量数据描述(MKSVDD)的谐波减速器多状态同尺度下的定量评估方法。该方法首先提出一种新的谐波减... 针对谐波减速器故障程度难以精确量化以及不同故障位置无法在同一尺度下定量分析的问题,提出一种改进深度残差网络(ResNet)结合多核支持向量数据描述(MKSVDD)的谐波减速器多状态同尺度下的定量评估方法。该方法首先提出一种新的谐波减速器多状态同尺度定量评估框架,并对微弱故障敏感的声发射信号进行连续小波变换构建二维时频图数据集;其次提出卷积注意力模块改进ResNet以充分挖掘二维时频图的深层特征;再引入多核核函数改进支持向量数据描述,基于谐波减速器正常状态的深层特征构建MKSVDD健康状态评估模型;然后,计算不同故障程度的特征相对于正常状态球心的距离,构建评估指标,通过拟合得到定量评估曲线;此外,根据谐波减速器的结构和声发射信号传播机理,提出相对距离补偿方案以构建多状态评估指标,实现谐波减速器不同健康状态在同一尺度下的定量评估。通过搭建谐波减速器实验台,对未知故障程度的数据进行多组对比实验的结果表明,改进后的深度残差网络提取到的特征更聚集,所提方法能实现谐波减速器不同故障位置在同一尺度下的定量分析,且评估误差不超过3.2%,有效完成谐波减速器多状态同尺度的定量评估。 展开更多
关键词 谐波减速器 卷积注意力机制 多核支持向量数据描述 多故障状态 定量评估
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谐波减速器失效预警方法研究
7
作者 李彬 陶建峰 +1 位作者 刘成良 贡亮 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期281-287,292,共8页
谐波减速器是工业机器人的核心部件。在其运行过程中,功率信号是表征谐波减速器运行状态的关键参数,因此实时准确地预测谐波减速器功率,对于其失效预警具有指导性意义。提出了基于CNN和BiLSTM的混合深层神经网络(DCBNN),用于处理谐波减... 谐波减速器是工业机器人的核心部件。在其运行过程中,功率信号是表征谐波减速器运行状态的关键参数,因此实时准确地预测谐波减速器功率,对于其失效预警具有指导性意义。提出了基于CNN和BiLSTM的混合深层神经网络(DCBNN),用于处理谐波减速器状态监测数据从而准确地预测其功率信号。首先,对测得的运行参数进行数据预处理,并划分好数据集。然后,将分割好的数据集输入到DCBNN中,利用CNN和BiLSTM分支提取状态监测数据的空间特征和双向时序依赖。在此基础上,根据预测结果获得功率实际值和预测值残差的绝对值,利用概率论分布拟合方法拟合残差曲线,以获得谐波减速器失效预警的警报阈值。最后,使用谐波减速器实验数据构建的8个不同数据集来验证所提方法的有效性和优越性。在完整数据集上的试验结果表明,DCBNN模型可以有效的对谐波减速器进行失效预警。 展开更多
关键词 失效预警 谐波减速器 功率预测 卷积神经网络 双向长短期记忆神经网络 深度学习
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谐波减速器集成式薄膜温度传感器设计与测试
8
作者 曹嘉鋆 沈文强 +2 位作者 王晓东 杨金祎 娄志峰 《光学精密工程》 北大核心 2025年第13期2066-2075,共10页
谐波减速器工作状态下温度数据的实时采集和监控有助于及时对谐波减速器进行故障诊断和性能优化,因此提出一种原位集成于谐波减速器内部的薄膜温度传感器。为降低谐波减速器工作时柔轮应变对温度传感器测温准确性的影响,采用有限元计算... 谐波减速器工作状态下温度数据的实时采集和监控有助于及时对谐波减速器进行故障诊断和性能优化,因此提出一种原位集成于谐波减速器内部的薄膜温度传感器。为降低谐波减速器工作时柔轮应变对温度传感器测温准确性的影响,采用有限元计算方法分析谐波减速器不同工作状态下的应变规律,对薄膜温度传感器进行结构设计降低应变对测温的干扰。基于MEMS工艺制备薄膜温度传感器,对应变影响进行温度补偿,并对传感器的测温性能进行测试。测试结果表明,薄膜温度传感器静态测温精度为±0.30%,动态测温精度为±0.52%。对自制薄膜温度传感器测温性能进行重复实验,在20~120℃温度内,相对于标准温度传感器的标准差为0.072~0.296℃,实现了谐波减速器工作温度信号的实时采集。 展开更多
关键词 温度传感器 谐波减速器 有限元分析 集成式传感器
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集中信息融合与域深度迁移的谐波减速器故障诊断
9
作者 石超 郭世杰 吕贺 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期137-150,共14页
针对谐波减速器在不同工况下源域与目标域故障数据分布存在显著差异,以及难以有效刻画故障信号的非线性和非平稳性,所导致诊断精度低的问题,提出了一种集中式信息融合结合深度迁移学习网络的谐波减速器故障诊断方法。首先,通过基于蜻蜓... 针对谐波减速器在不同工况下源域与目标域故障数据分布存在显著差异,以及难以有效刻画故障信号的非线性和非平稳性,所导致诊断精度低的问题,提出了一种集中式信息融合结合深度迁移学习网络的谐波减速器故障诊断方法。首先,通过基于蜻蜓优化算法的变分模态分解提取复杂信号的模态分量,结合希尔伯特时频映射得到单轴向时频图;其次,通过小波变换将三轴向时频图进行集中信息融合,构造融合图像样本;然后,在残差网络的基础上融入卷积块注意力机制,并引入联合最大均值差异方法来衡量不同域之间的联合分布差异,构建域迁移深度网络,实现对变工况下谐波减速器迁移故障诊断;最后,通过搭建的谐波减速器试验平台进行试验验证。试验结果显示,所提方法在变工况诊断任务中,最高识别率可达98.75%,平均诊断结果为95.00%,可实现变工况谐波减速器的故障诊断。 展开更多
关键词 谐波减速器 变工况 集中信息融合 域迁移 故障诊断
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声发射-微振动特征融合的谐波减速器性能退化评估
10
作者 张熠鑫 徐洋 +3 位作者 王腾飞 解国升 余智祺 马智宇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第19期281-287,共7页
为了确保工业机器人关节的稳定性和安全运行,准确评估谐波减速器的性能退化至关重要。针对现有性能退化评估方法多使用单一信号,难以全面捕获退化过程关键信息的问题,提出了一种基于遗传编程算法的自适应特征融合方法,通过结合声发射和... 为了确保工业机器人关节的稳定性和安全运行,准确评估谐波减速器的性能退化至关重要。针对现有性能退化评估方法多使用单一信号,难以全面捕获退化过程关键信息的问题,提出了一种基于遗传编程算法的自适应特征融合方法,通过结合声发射和微振动传感器数据,构建能够有效反映谐波减速器健康状态的多阶段健康指标。首先,对声发射和微振动信号进行多特征提取,分析信号特征的单调性、相关性、可预测性和鲁棒性指标;其次,利用熵权法对各指标进行线性加权,构建综合评价指标,基于最高指标得分筛选最优特征;最后,采用遗传编程算法融合最优特征,生成最终的健康指标。试验结果表明,所构建的健康指标能够精准捕获谐波减速器各退化阶段的损伤拐点。相较于单一特征,该指标更有效地揭示了损伤演化过程固有的近似单调趋势,且在单调性、可预测性和鲁棒性等方面表现更为优越,为谐波减速器的预防性维护提供了强有力的支持。 展开更多
关键词 谐波减速器 性能退化评估 声发射和微振动 自适应特征融合 健康指标
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谐波减速器用柔性轴承的动性能试验现状与展望
11
作者 邱良伟 陈晓阳 沈雪瑾 《轴承》 北大核心 2025年第3期1-7,共7页
柔性轴承是谐波减速器的两大柔性部件之一,其在工作状态下受到随动载荷,除了常规轴承的接触疲劳失效外,还存在弯曲疲劳失效。分析了柔性轴承在谐波减速器中的对称随动受载和外圈扭曲变形的特点,指出了模拟柔性轴承受力和变形的试验技术... 柔性轴承是谐波减速器的两大柔性部件之一,其在工作状态下受到随动载荷,除了常规轴承的接触疲劳失效外,还存在弯曲疲劳失效。分析了柔性轴承在谐波减速器中的对称随动受载和外圈扭曲变形的特点,指出了模拟柔性轴承受力和变形的试验技术难点,回顾了柔性轴承动性能试验技术的研究现状,并介绍了基于柔筒正交反对称变形随动加载的双柔性轴承动性能试验机,提出了柔性轴承试验技术的未来发展方向为加速寿命试验、外圈变形测量、性能退化检测和试验标准制定等。 展开更多
关键词 柔性滚动轴承 谐波齿轮减速器 变形 载荷 试验
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基于信息融合子域适应的不同工况下谐波减速器故障诊断方法 被引量：7
12
作者 康守强 章炜东 +2 位作者 王玉静 刘连胜 孙宇林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期60-71,共12页
针对工业机器人谐波减速器不同工况数据分布差异大,部分工况数据标签缺失以及单一传感器获取信息不全面,导致诊断准确率不高的问题,提出一种信息融合子域适应的不同工况下谐波减速器故障诊断方法。该方法将源域和目标域一维振动数据利... 针对工业机器人谐波减速器不同工况数据分布差异大,部分工况数据标签缺失以及单一传感器获取信息不全面,导致诊断准确率不高的问题,提出一种信息融合子域适应的不同工况下谐波减速器故障诊断方法。该方法将源域和目标域一维振动数据利用小波变换构建时频图;使用基于小波变换的图像融合方法整合多个传感器的时频信息并构建融合图像;提出多表示特征提取结构的改进残差网络以充分挖掘融合样本多表示特征,同时,在无监督场景下将源域和目标域融合样本的多表示特征进行子域适应处理,减小两域的各个子域间的分布差异,从而将知识从标签丰富的源域迁移到标签缺失的目标域,最终实现不同工况下谐波减速器的故障诊断。通过搭建工业机器人谐波减速器故障实验台并进行实测,所提方法在所有迁移任务中平均准确率可达98.8%,能够有效实现无监督场景中不同工况下谐波减速器的故障诊断。 展开更多
关键词 信息融合 不同工况 域适应 谐波减速器 故障诊断
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谐波减速器集成式扭矩传感器的设计与测试 被引量：1
13
作者 王晓东 杜志杰 +3 位作者 沈文强 高海龙 刘玉杰 娄志峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期2899-2910,共12页
为实现协作机器人关节力控和提高集成度,提出一种集成于谐波减速器内部的扭矩传感器,以精确获取关节输出扭矩值,推动智能化控制的实现。采用有限元计算方法分析了谐波减速器柔轮底面应变与加载扭矩之间的规律;然后根据有限元分析的结果... 为实现协作机器人关节力控和提高集成度,提出一种集成于谐波减速器内部的扭矩传感器,以精确获取关节输出扭矩值,推动智能化控制的实现。采用有限元计算方法分析了谐波减速器柔轮底面应变与加载扭矩之间的规律;然后根据有限元分析的结果,考虑柔轮底面敏感栅在不同栅丝长度、栅丝间距和栅丝位置情况下,建立底面应变与扭矩变化皮尔逊相关系数的响应面模型,求解模型获得最优的敏感栅结构参数,确保该结构下集成式传感器具有最佳线性响应,结合惠斯通电桥原理设计扭矩传感器结构;最后,对集成式扭矩传感器进行标定和测试。结果表明:集成式扭矩传感器的灵敏度为0.249 mV/N·m,线性度为0.99974,迟滞误差为2.19%。施加0~70 N·m之间阶梯变化的负载扭矩并进行重复实验,集成式扭矩传感器相对于标准扭矩传感器均方根误差为0.89~0.98 N·m。施加在±70 N·m之间正弦变化的负载扭矩,均方根误差为0.96~1.05 N·m。该集成式扭矩传感器能够较为精准地感应负载扭矩,有助于实现协作机器人关节力控制,提升机器人系统的集成度。 展开更多
关键词 扭矩传感器 谐波减速器 有限元分析 敏感栅 响应面法
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基于柔轮裂纹扩展的谐波减速器剩余寿命预测方法 被引量：1
14
作者 潘柏松 薛舒晨 +1 位作者 谢少军 李一帆 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4030-4041,共12页
针对单一时频域指标未能较好表征谐波减速器全寿命周期退化特性问题,并考虑柔轮裂纹在不同部位的扩展速率差异性对剩余寿命预测精度的影响,提出一种基于长短期记忆网络和几何平均优化的粒子滤波(LSTM-GMOPF)的谐波减速器剩余寿命预测方... 针对单一时频域指标未能较好表征谐波减速器全寿命周期退化特性问题,并考虑柔轮裂纹在不同部位的扩展速率差异性对剩余寿命预测精度的影响,提出一种基于长短期记忆网络和几何平均优化的粒子滤波(LSTM-GMOPF)的谐波减速器剩余寿命预测方法。谐波减速器退化特性难以通过单一时频域指标表征,在基于局部均值分解的振动信号处理的基础上,利用LSTM获取多个时频域指标关系,实现信号特征与退化状态之间的映射;考虑裂纹扩展速率的差异性,基于Paris及Foreman模型构建了谐波减速器前中后3个退化模型状态方程;为缓解粒子权值退化问题,引入双适应度指标,提出了基于GMOPF的状态方程参数更新迭代方法。通过谐波减速器加速寿命试验验证了方法的有效性,对比目前流行方法预测准确性最大提高了16.2%,为谐波减速器可靠性设计提供依据。 展开更多
关键词 谐波减速器 剩余寿命预测 长短期记忆网络 粒子滤波
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考虑多源误差影响的谐波减速器传动误差建模与分析
15
作者 杨聪彬 李文汉 +2 位作者 张涛 刘志峰 赵永胜 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期1023-1035,共13页
为解决现有谐波减速器传动误差建模方法的不足,提出一种考虑装配误差、齿面误差的综合误差建模方法。该方法首先建立装配误差和齿面误差数学模型,并进行误差影响参数分析。其次,测量实验样机装配偏心量和歪斜角度,基于模型得到对应偏心... 为解决现有谐波减速器传动误差建模方法的不足,提出一种考虑装配误差、齿面误差的综合误差建模方法。该方法首先建立装配误差和齿面误差数学模型,并进行误差影响参数分析。其次,测量实验样机装配偏心量和歪斜角度,基于模型得到对应偏心误差、歪斜误差模型理论值,齿面加工误差幅值按一般加工工况大小代入模型,得到对应加工误差模型理论值;然后,分别进行500 h、1500 h、3000 h时长的磨损实验,磨损后进行齿面形貌扫描和数据分析,得到对应的齿面形貌参数,基于模型得到对应的磨损误差模型理论值。最后,综合考虑多源误差影响,设置3组同型号样机,进行传动误差实验。实验结果表明:考虑装配偏心、歪斜和齿面加工等影响因素,传动误差的实验测量值与模型理论值误差在1.7~3.3%之间;综合考虑装配偏心、歪斜、齿面加工、齿面磨损等影响因素,在磨损500 h、1500 h、3000 h后传动误差的实验测量值与模型理论值误差分别在-3.45~2.07%、-5.88~-2.94%、1.33~5.33%之间。 展开更多
关键词 谐波减速器 多源误差 影响参数分析 传动误差建模 模型验证
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谐波减速器精度退化失效及相关竞争失效可靠度评估研究 被引量：4
16
作者 张弦 王鹏 +1 位作者 张昌明 姜歌东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期277-287,共11页
为了准确评估谐波减速器可靠度,实现失效预测和主动维护,提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先,根据谐波减速器精度性能退化测试数据,将指数模型应用至精度状态转移方程,采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建... 为了准确评估谐波减速器可靠度,实现失效预测和主动维护,提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先,根据谐波减速器精度性能退化测试数据,将指数模型应用至精度状态转移方程,采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建模、参数更新和退化趋势分析,实现了谐波减速器精度退化失效寿命分布预测和精度动态可靠度评估;然后,结合谐波减速器强度失效和刚度退化失效的样本及失效寿命分布,基于Copula相关函数,建立了谐波减速器精度失效、刚度失效和强度失效的相关竞争失效动态可靠度评估方法;最后,通过谐波减速器精度、刚度和强度的相关竞争失效分析,得到了谐波减速器加速工况和额定工况下精度退化失效、刚度退化失效和强度失效的失效次序,并通过谐波减速器试验失效样本对所提出方法的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 谐波减速器 精度退化失效 粒子滤波 COPULA 相关竞争失效
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谐波减速器转矩原位测量及误差补偿 被引量：1
17
作者 高海龙 沈文强 +3 位作者 杜志杰 曹嘉鋆 王晓东 娄志峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1857-1867,共11页
为实现协作机器人精准力控,利用谐波减速器柔轮变形研制了一种原位集成转矩传感器。提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度。提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度。首先,分析了柔轮底部应变规律... 为实现协作机器人精准力控,利用谐波减速器柔轮变形研制了一种原位集成转矩传感器。提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度。提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度。首先,分析了柔轮底部应变规律,通过正弦叠加的原理设计了应变敏感栅结构;然后建立纹波与波发生器角度之间的傅里叶级数模型,补偿剩余纹波;最后,研制了测试平台进行加载测试,结果表明,在波发生器静止状态下施加瞬时激励和阶跃负载,自制转矩传感器与标准转矩传感器输出误差为0.988%和0.253%;在波发生器旋转状态下施加阶梯变化、正弦变化、正弦变化过程中人为碰撞三种形式的负载,自制转矩传感器与标准转矩传感器输出误差为3.822%,4.247%和4.456%。本文提出的补偿方法能有效降低剩余纹波对传感器输出的干扰,有利于推动关节转矩精准测量的实现。 展开更多
关键词 转矩传感器 谐波减速器 傅里叶级数 误差补偿
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损伤源-异常点累计谐波减速器性能退化评估 被引量：1
18
作者 赵永强 徐洋 +1 位作者 解国升 张熠鑫 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第2期59-65,共7页
以LSHG-20-50-C-I型谐波减速器为研究对象,以声发射为监测手段,提出损伤源-异常点累计算法,完成谐波减速器的性能退化评估。首先,分析声发射信号,通过对振铃计数的经历图分析分辨出性能退化过程中磨损和裂纹两类声发射源,对比加速寿命... 以LSHG-20-50-C-I型谐波减速器为研究对象,以声发射为监测手段,提出损伤源-异常点累计算法,完成谐波减速器的性能退化评估。首先,分析声发射信号,通过对振铃计数的经历图分析分辨出性能退化过程中磨损和裂纹两类声发射源,对比加速寿命实验结果,验证损伤源分类的准确性。在此基础上,建立裂纹扩展模型,依据裂纹扩展规律及能量和平均电平平均值的变化趋势,进行基于损伤源的性能退化评估,区分出占主要地位的裂纹扩展在性能退化过程中的4个时期。为解决单一声发射参数趋势性和单调性差的问题,提出基于PCA异常点累计指标的性能退化评估方法,与传统的One-Class SVM算法相比,PCA算法对早期异常点更敏感,阈值报警时间提前650 h,更适用于谐波减速器的异常点检测与性能退化评估。 展开更多
关键词 谐波减速器 性能退化 异常点累计量 声发射 裂纹
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多特征提取与IGWO-SVM的谐波减速器故障识别
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作者 刘彪 石超 郭世杰 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第10期5-12,共8页
为解决对谐波减速器进行故障诊断时,提取的特征信息不足、使用的分类网络容易陷入过拟合的问题,提出了利用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMD... 为解决对谐波减速器进行故障诊断时,提取的特征信息不足、使用的分类网络容易陷入过拟合的问题,提出了利用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)降噪与多特征提取结合改进灰狼优化算法(improved grey wolf optimizer,IGWO)优化支持向量机(support vector machine,SVM)的故障识别方法。首先,对采集到的不同故障源的多工况谐波减速器振动信号进行ICEEMDAN分解,应用相关性分析完成信号重构,实现信号降噪处理;其次,提取数据的时频熵特征,丰富所提取数据的特征信息;最后,通过对GWO的收敛因子、比例权重和种群初始化进行改进,构建IGWO-SVM对数据进行分类,完成谐波减速器故障识别。结果表明,所提方法的平均准确率可以达到91.27%,相较于GWO-SVM验证集准确率由87.5%提升到了90%,所提方法能够有效地对多工况谐波减速器进行故障识别,且具有较强的泛化能力。 展开更多
关键词 故障识别 谐波减速器 时频熵特征 支持向量机 改进灰狼算法
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机器人用杯形谐波减速器应力和变形分析
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作者 易伟锋 刘泓滨 +2 位作者 吴智恒 张华伟 韩守磊 《机床与液压》 北大核心 2024年第3期44-48,共5页
针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮... 针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮和轴承外圈在长轴位置的最大径向变形量分别相比前者减少14.1%和9.1%;随着负载的增大,柔轮应力增长趋势为变斜率上升,153 N·m后柔轮应力加速上升,斜率约为0.354;通过三维应变测量系统对柔轮装配变形进行测量,实验与仿真结果基本一致。研究结果表明柔轮、轴承和刚轮对谐波减速器应力和变形分布都有较大影响,其为谐波减速器的设计、使用和性能试验提供数据支撑。 展开更多
关键词 谐波减速器 柔轮 轴承 变形测量
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