面向人机交互的机器人关节减速器评估与设计方法综述

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作者 杨璐 金守峰 宿月文 《机床与液压》 北大核心 2024年第15期215-225,共11页

人机交互技术已广泛应用于各领域,但机器人在与人类互动时的性能仍受关节减速器技术的限制。通过梳理国内外学者对机器人关节减速器的研究,特别针对行星齿轮传动、谐波传动、摆线针轮传动以及RV传动技术等常用的机器人关节驱动的主流技... 人机交互技术已广泛应用于各领域,但机器人在与人类互动时的性能仍受关节减速器技术的限制。通过梳理国内外学者对机器人关节减速器的研究,特别针对行星齿轮传动、谐波传动、摆线针轮传动以及RV传动技术等常用的机器人关节驱动的主流技术,描述和对比分析其结构特点、传动方式和优缺点,并提出适用于机器人关节减速器适用性和性能分析的框架。针对未来机器人应用场景介绍齿轮轴承传动和Galaxie驱动器两种新型传动技术,展望机器人关节减速器技术发展趋势,为机器人关节减速器的设计和选型提供参考。 展开更多

关键词 人机交互 机器人 关节 减速器

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机织钩面粘扣带表面质量的机器视觉检测方法

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作者 金守峰 李政 +2 位作者 徐畅 昝杰 郭彩霞 《毛纺科技》 CAS 北大核心 2024年第4期103-110,共8页

针对机织钩面粘扣带表面质量人工检测中存在的精度低等问题,提出了基于机器视觉的机织钩面粘扣带表面质量检测方法。通过单目视觉的切向成像获得粘扣带表面的单行图像,避免了粘扣带相邻行之间的干扰。对单行粘扣带图像进行预处理后,采... 针对机织钩面粘扣带表面质量人工检测中存在的精度低等问题,提出了基于机器视觉的机织钩面粘扣带表面质量检测方法。通过单目视觉的切向成像获得粘扣带表面的单行图像,避免了粘扣带相邻行之间的干扰。对单行粘扣带图像进行预处理后,采用投影法对其进行水平投影和垂直投影,提取粘扣带表面单行图像中的每个钩扣状区域,基于连通域统计法判别钩扣状区域的切割状态,计算其切开率,通过统计数据表征粘扣带表面质量。实验结果表明,该方法对机织钩面粘扣带表面质量的检测相对误差为1%,具有较高的稳定性。 展开更多

关键词 机织钩面粘扣带 切向成像 投影法 钩扣状区域 连通域

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利用齿面接触分析的两级摆线针轮减速器传动误差分析方法

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作者 韩斌斌 宿月文 郭彩霞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期2032-2038,共7页

两级摆线针轮机构可在结构紧凑的前提下获得高减速比。为评估该型机构的传动性能,提出了一种新型两级摆线针轮减速器的摆线齿形设计参数式,经坐标转换以及摆线针轮啮合方程式,并通过齿面接触分析原理构建了空载时齿面接触方程组,进而求... 两级摆线针轮机构可在结构紧凑的前提下获得高减速比。为评估该型机构的传动性能,提出了一种新型两级摆线针轮减速器的摆线齿形设计参数式,经坐标转换以及摆线针轮啮合方程式,并通过齿面接触分析原理构建了空载时齿面接触方程组,进而求解得到传动误差。根据不同齿廓修形方法以及不同修形量的组合进行传动误差对比分析,结果表明复合修形比单一修形情况下,传动误差相对较小,而且正等距加正移距复合修形情况下传动误差最小。该理论可为新型两级摆线针轮机构的传动性能评估提供理论基础。 展开更多

关键词 摆线针轮传动 齿面接触分析 传动误差 齿廓修形

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四边简支运动斜板热弹耦合稳定性研究

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作者 郭旭侠 薛晓飞 +2 位作者 唐福强 史革盟 阮苗 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期616-623,共8页

以四边简支运动斜板为模型,分析量纲为一的运动速度、长宽比、斜板角度以及热弹耦合系数等参数对运动斜板稳定性的影响。基于弹性薄板小挠度弯曲理论,利用Hamilton原理建立四边简支运动斜薄板的微分方程,采用微分求积法建立热弹耦合斜... 以四边简支运动斜板为模型,分析量纲为一的运动速度、长宽比、斜板角度以及热弹耦合系数等参数对运动斜板稳定性的影响。基于弹性薄板小挠度弯曲理论,利用Hamilton原理建立四边简支运动斜薄板的微分方程,采用微分求积法建立热弹耦合斜板的特征方程并进行求解,得到四边简支热弹耦合运动斜薄板的前三阶模态量纲为一的复频率随运动速度的变化曲线。相同条件下,一阶模态的发散失稳临界速度与量纲为一的热弹耦合系数的变化趋势一致,一阶模态发散失稳的临界速度随着斜板角度的增加而减小。 展开更多

关键词 四边简支 热弹耦合 微分求积法 稳定性

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传动可靠度约束下RV减速器加工精度等级优选方法 被引量：8

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作者 宿月文 郭彩霞 +1 位作者 王参军 朱爱斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期7-15,共9页

加工误差是影响RV减速器传动精度的关键因素。为评估多种加工误差对该机构的传动误差的影响机制,基于轮齿接触分析方法构建了考虑齿廓修形、加工误差和装配误差时渐开线齿轮及摆线针轮两级传动的轮齿接触方程,得到不同制造误差作用下摆... 加工误差是影响RV减速器传动精度的关键因素。为评估多种加工误差对该机构的传动误差的影响机制,基于轮齿接触分析方法构建了考虑齿廓修形、加工误差和装配误差时渐开线齿轮及摆线针轮两级传动的轮齿接触方程,得到不同制造误差作用下摆线针轮行星传动误差分析模型,并评估了各种制造误差对机构传动误差的灵敏度;然后,以该灵敏度为公差等级选择依据,将RV减速器的各项加工误差表达为以公差等级IT5和IT6为基础产生的高斯分布随机数,通过随机抽样误差来分析各组误差样本下RV减速器不发生干涉的可靠度,以及传动误差分布情况。计算结果表明:针齿位置度误差、摆线轮齿距累积误差对传动误差的影响最大;渐开线齿轮偏心量误差和曲柄轴偏心量误差的影响较小;针齿半径误差的影响最小。将灵敏度较小的加工误差设为IT6,灵敏度较高的加工误差设为IT5,可得到所有加工误差均为IT5时的传动误差精度要求,其可靠度达98%且加工成本更低,从而为RV减速器加工精度选用和制造成本控制提供依据。 展开更多

关键词 RV减速器 加工误差 传动误差 轮齿接触分析

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微间隙共形圆柱接触力模型的适用性分析 被引量：4

6

作者 宿月文 郭彩霞 陈渭 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期106-113,共8页

针对目前间隙铰接副接触力模型无法有效表述不同材料耗散阻尼效应,以及不适用于微间隙共形接触的问题,分析各种接触力模型中弹性接触力和耗散阻尼力计算方法的优缺点,提出一种普适性的圆柱内接触力分析模型。该模型将接触力描述为接触... 针对目前间隙铰接副接触力模型无法有效表述不同材料耗散阻尼效应,以及不适用于微间隙共形接触的问题,分析各种接触力模型中弹性接触力和耗散阻尼力计算方法的优缺点,提出一种普适性的圆柱内接触力分析模型。该模型将接触力描述为接触深度的显式函数,并将其适用范围有效地扩展至微间隙和低恢复系数工况。采用含间隙铰接副的曲柄-滑块机构进行动力学分析,对所提出接触力进行验证,计算结果表明:所提出的普适性接触力模型体现了微间隙时更高的接触刚度和低恢复系数时显著的阻尼效应,从而可为不同材料和间隙尺寸的间隙铰接副力学分析提供更为完备的计算模型。 展开更多

关键词 圆柱内接触建模 接触力 多体动力学 间隙铰接副

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传动比波动幅度约束下的摆线轮齿廓修形量优化 被引量：3

7

作者 郭彩霞 宿月文 王参军 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第7期28-31,36,共5页

摆线轮齿廓修形对摆线针轮传动机构的承载能力和运行平稳性有重要影响。为获取最优的修形策略和修形量,提出了一种以最小化传动比波动幅度为优化目标、基于内点法的摆线轮齿廓等距-移距复合修形量的优化方法。以单级摆线针轮减速器为例... 摆线轮齿廓修形对摆线针轮传动机构的承载能力和运行平稳性有重要影响。为获取最优的修形策略和修形量,提出了一种以最小化传动比波动幅度为优化目标、基于内点法的摆线轮齿廓等距-移距复合修形量的优化方法。以单级摆线针轮减速器为例,建立考虑修形后的摆线轮受力平衡方程,以及摆线轮针齿的轮齿接触方程,并通过优化流程将力平衡方程和轮齿接触方程耦合集成,从而实现对3种等距-移距修形组合策略下的修形量进行优化计算,发现正等距加正移距组合修形下的最优修形量可将传动比波动幅度降低40%,最大针齿接触力降低17%,实现更平稳的传动和更好的承载性能,也有利于提高减速器传动精度和寿命。 展开更多

关键词 摆线针轮传动 齿廓修形 优化 传动比

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可靠度约束下摆线针轮减速器加工精度优化 被引量：3

8

作者 王少虎 宿月文 +1 位作者 金守峰 李宇涛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第2期129-133,共5页

摆线针轮减速器主要用于高精密传动场合,其在加工过程中,会产生影响传动精度的制造误差。为在实际加工中选取符合传动条件的最优加工参数,基于坐标变换与齿轮共轭接触原理,建立了考虑齿廓修形、制造误差的轮齿接触分析模型,分析了不同... 摆线针轮减速器主要用于高精密传动场合,其在加工过程中,会产生影响传动精度的制造误差。为在实际加工中选取符合传动条件的最优加工参数,基于坐标变换与齿轮共轭接触原理,建立了考虑齿廓修形、制造误差的轮齿接触分析模型,分析了不同种类制造误差对传动误差的灵敏度,并设计一种基于传动可靠度的轮齿修形参数与加工精度优化方法。结果表明,基于DIRECT算法对样本的最佳化计算,可得到一组在许用传动误差条件下制造成本最低的减速器加工参数,且该组加工参数具有高可靠度特性。因此该方法可为制造高可靠度摆线针轮减速机提供理论优化参考。 展开更多

关键词 摆线针轮传动 传动误差 制造误差 可靠度

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间隙球铰接触区域快速检索及磨损问题高效求解方法 被引量：1

9

作者 宿月文 陈渭 阮冬 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期41-48,共8页

针对多体系统中间隙球铰接触磨损计算效率低的问题,提出一种基于查找表的间隙球铰接触区域检索和磨损预测方法。将球铰接触界面离散化,并将离散点的几何位置、运动参数及磨损信息存储为查找表;任一瞬时球铰内接触探测可通过检索查找表... 针对多体系统中间隙球铰接触磨损计算效率低的问题,提出一种基于查找表的间隙球铰接触区域检索和磨损预测方法。将球铰接触界面离散化,并将离散点的几何位置、运动参数及磨损信息存储为查找表;任一瞬时球铰内接触探测可通过检索查找表的方式来实现,避免逐点计算空间距离的复杂性;采用修正的赫兹接触模型求解微间隙球面共形接触问题,相对有限元方法有较高计算效率,并可获得较精确的应力分布;在统一计算模型下实现多体力学与接触磨损分析的有效集成。含间隙球铰的空间连杆机构动力学与磨损耦合分析结果表明:曲柄105转磨损周期内,球铰磨损区域基本位于纬度-30°~80°之间,在经度方向的磨损区域随时间而逐渐扩展;总计算耗时为83min,较有限元接触磨损分析具有更高的计算效率。 展开更多

关键词 间隙球铰 接触探测 磨损预测 查找表

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复杂背景下电子吊秤数字的定位识别方法 被引量：3

10

作者 郭彩霞 《现代电子技术》 2023年第17期48-52,共5页

电子吊秤计量大多以人工操作为主,计量过程中重复性操作多、自动化程度低,针对该问题,提出一种基于计算机视觉的电子吊秤数字的自动识别方法。该方法通过颜色特征定位电子吊秤,利用透视变换对电子吊秤图像进行倾斜矫正,通过轮廓特征获... 电子吊秤计量大多以人工操作为主,计量过程中重复性操作多、自动化程度低,针对该问题,提出一种基于计算机视觉的电子吊秤数字的自动识别方法。该方法通过颜色特征定位电子吊秤,利用透视变换对电子吊秤图像进行倾斜矫正,通过轮廓特征获得感兴趣数字区域,用电子吊秤单行字体样本训练光学字符识别引擎Tesseract⁃OCR,生成独立的数字库,并用该库识别电子吊秤的数字,提高了文字识别率。应用该方法对三种电子吊秤的图像进行处理和识别,结果表明该方法可有效实现电子吊秤数字的自动识别。 展开更多

关键词 计算机视觉 文字识别 OPENCV Tesseract⁃OCR 感兴趣区域 透视变换 BGR HSV

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含间隙铰机构尺寸优化及减磨效用研究

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作者 郭彩霞 宿月文 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第9期1366-1372,共7页

提出了机构尺寸优化、多体动力学、磨损预测三者的集成分析框架。铰接副由非线性弹簧阻尼模型结合修正库伦摩擦力来表达,采用Archard模型结合有限元接触模型进行磨损预测,并通过广义简约梯度法实现整体优化计算,最后针对连杆机构铰接副... 提出了机构尺寸优化、多体动力学、磨损预测三者的集成分析框架。铰接副由非线性弹簧阻尼模型结合修正库伦摩擦力来表达,采用Archard模型结合有限元接触模型进行磨损预测,并通过广义简约梯度法实现整体优化计算,最后针对连杆机构铰接副磨损问题进行详细分析计算。结果表明构件的角加速度峰值可有效表征机构振动和磨损程度,优化后摇杆的最大加速度幅值降低了71%,机构运动平稳性大幅提升;间隙铰接副轴套低磨损区域明显扩大,最大磨损深度降幅为36%,证明了该算法对含间隙机构摩擦学优化问题的有效性。 展开更多

关键词 间隙铰接副 磨损 多体系统 优化

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