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硅片搬运机器人运动学分析及仿真
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作者 张肄冕 徐方 +1 位作者 杜振军 刘明敏 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期307-312,共6页
硅片搬运机器人被广泛应用于集成电路装备制造业,具有高洁净度、高稳定性、高精度的特点。为进一步提高控制硅片搬运机器人运行不同轨迹时的准确度与稳定性,针对已设计的R-θ型硅片搬运机器人,分析了其基本的传动结构,建立了基于Coppeli... 硅片搬运机器人被广泛应用于集成电路装备制造业,具有高洁净度、高稳定性、高精度的特点。为进一步提高控制硅片搬运机器人运行不同轨迹时的准确度与稳定性,针对已设计的R-θ型硅片搬运机器人,分析了其基本的传动结构,建立了基于CoppeliaSim与Matlab的实验仿真平台,同时采用传统D-H参数法建立了硅片搬运机器人的正、逆运动学模型,提出了基于逆向运动学的位置控制算法,成功实现机器人的运动控制,验证了求解模型的准确度。仿真实验的结果证明,该算法能够有效控制机器人的运动,具有实用性。 展开更多
关键词 硅片搬运机器人 传动结构 D-H CoppeliaSim 仿真
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协作机器人应用现状与发展趋势研究
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作者 刘畅 徐振伟 葛达明 《机床与液压》 北大核心 2025年第9期44-51,共8页
随着工业自动化的迅猛发展,智能制造已成为全球制造业的发展趋势,协作机器人凭借其安全、友好的人机交互特性,成为实现智能制造的核心技术之一。基于协作机器人的技术特点及国内外应用现状,分类阐述了当前协作机器人应用的产品类型和研... 随着工业自动化的迅猛发展,智能制造已成为全球制造业的发展趋势,协作机器人凭借其安全、友好的人机交互特性,成为实现智能制造的核心技术之一。基于协作机器人的技术特点及国内外应用现状,分类阐述了当前协作机器人应用的产品类型和研究重点,并通过实例介绍了其应用场景。通过对协作机器人产业链发展的探讨,论述了协作机器人未来发展面临的技术挑战以及智能化的发展趋势,最后对协作机器人与人工智能的结合进行了展望。对协作机器人的应用现状和发展趋势的研究,不仅能够推动相关技术的进步,也对企业制定未来的投资和发展方向具有战略意义。 展开更多
关键词 智能制造 协作机器人 人机交互 人工智能
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码垛机器人整机的有限元分析与优化 被引量:15
3
作者 李学威 王富刚 张鹏 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第7期29-32,共4页
利用三维建模软件Solidworks进行4自由度码垛机器人的建模及装配,采用Solidworks Simulation对四轴码垛机器人进行整机的静力学分析,根据四轴码垛机器人8种不同的姿态分析出8种情况。根据等效应力云图分析出腰座的薄弱环节,通过改进腰... 利用三维建模软件Solidworks进行4自由度码垛机器人的建模及装配,采用Solidworks Simulation对四轴码垛机器人进行整机的静力学分析,根据四轴码垛机器人8种不同的姿态分析出8种情况。根据等效应力云图分析出腰座的薄弱环节,通过改进腰座三维模型,使得薄弱环节得到加强,整体应力下降,提高了机器人的整体动态性能。 展开更多
关键词 码垛机器人 静力学分析 动态性能
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基于强化学习的自动化物料运输系统调度策略 被引量:3
4
作者 蔡伟星 徐方 +2 位作者 张雷 邹风山 刘明敏 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第10期3128-3135,共8页
为提高自动化物料运输系统生产运输效率,根据晶圆厂的混合式布局建立轨道的图网络模型,提出一种基于强化学习的动态调度策略。将调度过程划分为运输任务指派与运输路径规划两个阶段。任务指派使用基于实时交通信息的匈牙利算法求解。将... 为提高自动化物料运输系统生产运输效率,根据晶圆厂的混合式布局建立轨道的图网络模型,提出一种基于强化学习的动态调度策略。将调度过程划分为运输任务指派与运输路径规划两个阶段。任务指派使用基于实时交通信息的匈牙利算法求解。将运输路径规划问题表述为路径决策问题,使用基于离线策略的Q-Learning算法与玻尔兹曼探索策略构建的强化模型来求解路径决策问题。实验结果表明,所提方法可以有效提高自动化物料运输系统运输效率。 展开更多
关键词 自动化物料运输系统 高空提升搬运车 调度 路径决策 强化学习 任务指派 路径规划 交通信息
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基于时间最优的机器人位姿同步轨迹规划方法 被引量:3
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作者 曹钰婷 王金涛 +1 位作者 刘明敏 樊志伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第2期61-65,共5页
为提高工业机器人在工作空间的运行效率,提出了一种在笛卡尔空间实现位姿同步的时间最优轨迹规划方法。该方法采用三次均匀B样条曲线对机器人末端路径点进行位姿同步的路径插值;以减小运动时间为优化目标,在满足关节运动学约束的条件下... 为提高工业机器人在工作空间的运行效率,提出了一种在笛卡尔空间实现位姿同步的时间最优轨迹规划方法。该方法采用三次均匀B样条曲线对机器人末端路径点进行位姿同步的路径插值;以减小运动时间为优化目标,在满足关节运动学约束的条件下,采用线性规划对离散后的笛卡尔空间参数化轨迹进行逆向与正向递推,求解路径参数的相平面图。基于路径参数的相平面图,通过雅可比矩阵计算关节速度进行时间最优速度规划。针对所提方法进行实验验证,结果表明该方法在满足机器人实际运动性能的前提下达到了时间最优。 展开更多
关键词 工业机器人 时间最优 路径插值 速度规划
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基于同步动态优化的移动机器人最优速度规划
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作者 樊志伟 贾凯 +3 位作者 张雷 邹风山 杜振军 刘明敏 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1556-1564,共9页
针对移动机器人在实际运动中受到运动极限的制约及非完整约束的影响,导致难以兼顾运动效率与执行器跟踪性能的问题,提出基于同步动态优化的速度规划方法.建立基于最优控制的速度规划方案,综合考虑机器人的车轮物理约束及车体规则约束.... 针对移动机器人在实际运动中受到运动极限的制约及非完整约束的影响,导致难以兼顾运动效率与执行器跟踪性能的问题,提出基于同步动态优化的速度规划方法.建立基于最优控制的速度规划方案,综合考虑机器人的车轮物理约束及车体规则约束.提取约束生成器中的1、2阶约束,根据可达性分析,通过线性规划过程,递推得到参考轨迹,为数值优化提供初始猜测.考虑约束生成器中的3阶约束,采用约束松弛方法,通过基于内点法的同步迭代优化,得到最优配速方案.通过数值及仿真实验验证了以上算法,实验结果表明,移动机器人在运动效率上可以达到车轮物理极限或车体规则极限,在执行器跟踪性能上可以将路径位置误差减小20%以上,保证了运动过程平稳光滑. 展开更多
关键词 移动机器人 速度规划 加加速度约束 同步动态优化 可达性分析
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基于点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法 被引量:4
7
作者 张宇宁 官俊楠 +2 位作者 朱丽娜 潘通 徐金亭 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期7-12,共6页
为越过从点云到CAD模型的重构,实现自由摆放立板的自动焊接,提出一种基于测量点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法。利用均匀采样法对点云进行简化,利用统计滤波剔除点云测量背景噪声,并对点云进行整体倾斜校正;提出一种数据扫描策略... 为越过从点云到CAD模型的重构,实现自由摆放立板的自动焊接,提出一种基于测量点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法。利用均匀采样法对点云进行简化,利用统计滤波剔除点云测量背景噪声,并对点云进行整体倾斜校正;提出一种数据扫描策略以实现组合立板顶面与底面的快速分割;在Alpha Shape算法识别出的立板顶面边界点基础上,采用距离约束去改进RANSAC算法,快速拟合出组合立板顶面边界轮廓;通过对分段顶面边界的快速排序及拓扑关系的还原,获得组合立板的角点;在此基础上,完成机器人激光焊接轨迹的自动构造。实验结果表明:该方法无需重构点云的CAD模型就可直接从测量点云中提取焊接轨迹,从而有效保证自由摆放立板的自动焊接。 展开更多
关键词 激光焊接 焊接轨迹 测量点云 机器人
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机器人无力传感器主动柔顺控制研究 被引量:11
8
作者 宋吉来 曲道奎 +1 位作者 徐方 邹风山 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期159-166,共8页
针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简... 针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简单的形式,同时机器人的动力学模型也可根据硅片传输机器人特殊的构型及关节耦合关系而大大简化。然后将永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型结合,设计扰动观测器,进行基于电流模型的转矩检测。最后将转矩观测器与力/位混合控制结构结合,实现基于电机电流的机器人主动柔顺控制,并在硅片传输机器人进行实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。与传统机器人主动柔顺控制方法相比,该方法不需要额外的传感器,成本低廉,不降低机器人自身刚性,具有广泛的适用性。 展开更多
关键词 主动柔顺控制 机器人动力学 关节转矩控制 转矩观测器 电机转矩模型 碰撞保护
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视觉技术在机器人零部件装配中的应用研究 被引量:16
9
作者 王帅 徐方 +2 位作者 陈亮 邹风山 李邦宇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第8期107-110,共4页
为了实现机器人生产线上零部件的自动化装配,对机器视觉在工业机器人底座与一轴减速器装配中的应用进行了研究。针对底座位姿识别,提出了基于Hough变换的底座表面圆形特征识别算法。针对减速器在相机视场中因为镜头曲率原因无法通过圆... 为了实现机器人生产线上零部件的自动化装配,对机器视觉在工业机器人底座与一轴减速器装配中的应用进行了研究。针对底座位姿识别,提出了基于Hough变换的底座表面圆形特征识别算法。针对减速器在相机视场中因为镜头曲率原因无法通过圆识别检测其外侧安装孔的问题,提出了基于链码的姿态识别算法。分析了视觉算法库Open CV中的摄像机模型。最后通过实验对视觉算法进行了验证,实验结果表明视觉算法稳定、可靠,配合高精度大负载工业机器人的应用,实现了底座与减速器的智能装配。 展开更多
关键词 机器视觉 智能装配 工业机器人
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静态正压防爆技术在矿井搜救机器人中的应用 被引量:11
10
作者 王长龙 李学威 +2 位作者 徐方 董吉顺 冯亚磊 《煤炭工程》 北大核心 2009年第11期96-98,共3页
现今国内外应用于矿井搜救的机器人大部分采用隔爆型防爆措施,其结构复杂、体积大、重量大,不利于机器人在矿井下的移动。论文提出了一种采用静态正压防爆技术作为防爆措施的矿井搜救机器人,将静态正压技术应用于矿井搜救机器人中,其结... 现今国内外应用于矿井搜救的机器人大部分采用隔爆型防爆措施,其结构复杂、体积大、重量大,不利于机器人在矿井下的移动。论文提出了一种采用静态正压防爆技术作为防爆措施的矿井搜救机器人,将静态正压技术应用于矿井搜救机器人中,其结构简单、重量轻、易于实现,大大提升了机器人的移动性能。为矿井搜救机器人设计提供了新的思路和实施案例。 展开更多
关键词 静态正压 防爆技术 矿井搜救 机器人
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基于电流的机器人故障检测与安全保护研究 被引量:4
11
作者 宋吉来 徐方 邹风山 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第7期56-59,共4页
提出一种基于电流的机器人故障检测与安全保护方法。当机器人运行中发生齿轮、抱闸等故障或与外界环境发生碰撞时,电机电流会发生突变,因此可以根据这种异常变化判断故障和碰撞的发生。通过直接检测电机电流,利用电机模型与机器人动力... 提出一种基于电流的机器人故障检测与安全保护方法。当机器人运行中发生齿轮、抱闸等故障或与外界环境发生碰撞时,电机电流会发生突变,因此可以根据这种异常变化判断故障和碰撞的发生。通过直接检测电机电流,利用电机模型与机器人动力学模型,估计外作用力,对故障或碰撞的发生间接测量,实现保护功能。结合动力学控制、关节转矩控制,并采用硅片传输机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 故障检测 安全保护 机器人控制 动力学控制
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移动机器人自主定位与导航技术研究 被引量:18
12
作者 易文泉 赵超俊 刘莹 《中国工程机械学报》 北大核心 2020年第5期400-405,共6页
针对移动机器人在复杂工作环境下导航及定位问题,讨论移动机器人导航定位的实现问题。本文首先介绍了移动机器人运动控制模双轮差动的控制模型和软件架构,优化基于传感器数据反馈的轮式机器人导航方案,并提出一种在模糊逻辑规则下的多... 针对移动机器人在复杂工作环境下导航及定位问题,讨论移动机器人导航定位的实现问题。本文首先介绍了移动机器人运动控制模双轮差动的控制模型和软件架构,优化基于传感器数据反馈的轮式机器人导航方案,并提出一种在模糊逻辑规则下的多传感器数据融合避障算法,有效实现移动机器人行走避障。最后,通过ROS仿真环境对算法的避障效果进行了仿真验证。结果证明:在机器人周围障碍较多的室内未知环境中,采用本算法可以在自主定位的同时实现有效的避障。 展开更多
关键词 激光导航 路径规划 室内移动机器人 避障
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服务机器人导航与路径规划技术研究 被引量:8
13
作者 何宁 赵彬 毛欣 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第10期249-251,256,共4页
针对在未知的室内环境,其不可预知性或不确定性给家用服务机器人实时环境感知和定位带来了巨大的问题,直接影响到机器人导航的效果。移动机器人不仅要完成避开附近的移动障碍物,而且要进行局部规划或局部路径修正。将自主移动机器人其... 针对在未知的室内环境,其不可预知性或不确定性给家用服务机器人实时环境感知和定位带来了巨大的问题,直接影响到机器人导航的效果。移动机器人不仅要完成避开附近的移动障碍物,而且要进行局部规划或局部路径修正。将自主移动机器人其功能研发分为如下:理解自己的状态和外部环境信息,从而实现实时运动控制决策,避障,找到最优路径;在栅格地图表征环境,采用Wavefront方法进行路径规划自主移动和轨迹跟踪。对服务机器人导航与路径规划技术研究对于提高智能服务机器人的技术水平,促进智能机器人产业的发展是非常重要的。 展开更多
关键词 移动机器人 地图创建 定位 路径规划
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服务机器人拟人臂和底盘运动学建模 被引量:2
14
作者 甘戈 邹风山 +1 位作者 刘晓帆 徐方 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第3期163-166,共4页
针对服务展示移动平台拟人手臂抓物体和移动问题,将其分为移动定位底盘和拟人抓取手臂两个基础部分。首先,构建了基于MDH法的连杆坐标系,其次从正、反运动学描述两个方面对拟人手臂进行了坐标系建模。再次把展示服务平台建模成驱动轮上... 针对服务展示移动平台拟人手臂抓物体和移动问题,将其分为移动定位底盘和拟人抓取手臂两个基础部分。首先,构建了基于MDH法的连杆坐标系,其次从正、反运动学描述两个方面对拟人手臂进行了坐标系建模。再次把展示服务平台建模成驱动轮上的一个刚体,该服务展示平台移动定位底盘的总维数是三个:两个为移动平面中的位置信息;一个为垂直移动平面的旋量信息。最后,利用Open GL与VC6.0对四轴拟人手臂进行了仿真实验,验证了正、逆运动学求解工程的正确性。实验结果表明,该运动学建模能够反应出服务机器人真实运动情况。 展开更多
关键词 四自由度 运动学仿真 MDH法 拟人臂
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四旋翼机器人运动控制与动力学研究与设计 被引量:3
15
作者 汤颖 赵彬 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第8期259-262,共4页
针对四旋翼机器人关键技术进行了深入的研究,首先分析了四旋翼机构特征及其主要的用途。其次,根据其旋翼采用正交安装的结构特征进行了运动控制分析,实现了悬停、前后、水平、俯仰和翻转运动等。再次,建立了四旋翼机器人的非线性动力学... 针对四旋翼机器人关键技术进行了深入的研究,首先分析了四旋翼机构特征及其主要的用途。其次,根据其旋翼采用正交安装的结构特征进行了运动控制分析,实现了悬停、前后、水平、俯仰和翻转运动等。再次,建立了四旋翼机器人的非线性动力学数学模型,实现了无人机实时力矩补偿控制。最后,采用模糊自适应PID控制算法设计位姿控制器,提出了一种基于动态数学模型的位姿控制方法。经过实验,将运动控制和动力学算法应用到四旋翼机器人,进行了空载位姿跟踪和悬停等实验,同时采集了姿态转角。通过实验证明了无人机运动控制算法、动力学算法和模糊自适应控制器的稳定性、准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 四旋翼机器人 运动控制 动力学 模糊自适应PID
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基于自主水下机器人航向运动的动态状态反馈控制研究 被引量:2
16
作者 周焕银 郝以阁 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第12期2244-2249,共6页
针对自主水下机器人(AUV)航向运动易受纵向速度影响的问题,提出了基于纵向速度的动态状态反馈控制法。动态状态反馈控制是指系统控制器的反馈控制参数随着纵向速度与系统模型的变化而变化。该控制方法可削弱纵向速度对航向运动的影响。... 针对自主水下机器人(AUV)航向运动易受纵向速度影响的问题,提出了基于纵向速度的动态状态反馈控制法。动态状态反馈控制是指系统控制器的反馈控制参数随着纵向速度与系统模型的变化而变化。该控制方法可削弱纵向速度对航向运动的影响。根据所研究的AUV系统的航向运动特点,将航向运动控制模型转化为二阶控制模型,依据此模型控制特点构建动态状态反馈控制法。湖泊实验的结果表明,所提动态状态反馈控制法不仅设计简单,且具有较强的抗外界干扰能力,可消除耦合项纵向速度对航向运动的影响。该方法在两套AUV系统的湖泊实验中均取得了良好的控制效果。 展开更多
关键词 AUV 航向运动 动态状态反馈控制 强耦合
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基于包围盒的机器人抛光轨迹生成研究 被引量:1
17
作者 韩利利 张庆伟 +1 位作者 贾凯 徐方 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第11期43-45,49,共4页
为了解决模具自由曲面抛光过程中人工劳动强度大、效率低的问题,文章提出了一种基于包围盒思想的抛光轨迹生成方法。采用包围盒思想,在对模具最小框架定位的基础上,引入机床表面铣削的行切法,并对其进行改进,最终生成抛光加工轨迹。其... 为了解决模具自由曲面抛光过程中人工劳动强度大、效率低的问题,文章提出了一种基于包围盒思想的抛光轨迹生成方法。采用包围盒思想,在对模具最小框架定位的基础上,引入机床表面铣削的行切法,并对其进行改进,最终生成抛光加工轨迹。其中包围盒的思想可以根据待加工模具的基本轮廓形状来生成轨迹,目标性强,大大简化编程计算量,改进的轨迹生成方法解决了两条相邻轨迹间重叠或漏空的问题,仿真实验结果与实际加工相符,表明该方法简单有效、适用可靠。 展开更多
关键词 机器人抛光 自由曲面 包围盒
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肖像机器人运动学建模与路径规划 被引量:1
18
作者 余晓兰 牛玉会 +1 位作者 郝明 姜芳芳 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第1期235-237,242,共4页
针肖像机器人绘画问题,为探讨和研究肖像机器人运动学和插值方法,利用各关节连杆的相对关系得到了正、反运动学描述。首先,规定了Home初始位,同时利用MDH法建立了坐标系,分析了其结构及连杆参数。然后,利用MATLAB数学工具箱验证了运动... 针肖像机器人绘画问题,为探讨和研究肖像机器人运动学和插值方法,利用各关节连杆的相对关系得到了正、反运动学描述。首先,规定了Home初始位,同时利用MDH法建立了坐标系,分析了其结构及连杆参数。然后,利用MATLAB数学工具箱验证了运动学求解算法的正确性。最后,讨论了双三次插值在机器人路径规划中的应用,利用该算法对示教路径进行插值以消除了机器人运动过程中的不连续现象。实验结果表明,运动学算法和插值算法具有很好的鲁棒性。 展开更多
关键词 肖像机器人 双三次插值 运动学 MATLAB工具箱
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基于证据理论的虚拟力机器人网络控制 被引量:1
19
作者 刘玉芹 符秀辉 曹景兴 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第9期3411-3413,共3页
将网络与机器人相连,延伸网络的应用领域,可以实现价格低廉的远程监视与操作,而远程控制成功实现的关键在于信息的正确获得。利用Dempster-Shafer对六个超声波传感器所获取的距离信息进行融合,而后连同速度信息提供给弹簧-阻尼器系统以... 将网络与机器人相连,延伸网络的应用领域,可以实现价格低廉的远程监视与操作,而远程控制成功实现的关键在于信息的正确获得。利用Dempster-Shafer对六个超声波传感器所获取的距离信息进行融合,而后连同速度信息提供给弹簧-阻尼器系统以构建虚拟力;力的信息通过编程映射到游戏杆上,变成操纵方向的约束力。通过采用微软公司的带有力反馈的操纵杆作为力觉提示装置控制移动机器人在结构化环境下顺利运行,验证了虚拟力信息获取方法的有效性。 展开更多
关键词 虚拟力 证据推理 弹簧-阻尼器模型 操纵杆
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机械设计自动化设备的安全控制管理探讨 被引量:15
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作者 张凯 程佳 《南方农机》 2017年第2期132-132,共1页
在日常生产加工中离不开机械设备,机械设备是生产加工的主要工具,机械设备的运用能够在很大程度上减轻人类劳动力,全面提高生产效率。自动化设备的应用更是加快机械设备智能化的进步速度,使机械设备逐渐实现自动化,同时使得机械设备在... 在日常生产加工中离不开机械设备,机械设备是生产加工的主要工具,机械设备的运用能够在很大程度上减轻人类劳动力,全面提高生产效率。自动化设备的应用更是加快机械设备智能化的进步速度,使机械设备逐渐实现自动化,同时使得机械设备在使用过程中更加便捷,工作效率也大幅度提升。但是在机械设备中仍旧存在很多的不安全因素,自动化设备更是如此,因此在设计机械设备时,要更加注重安全方面的管理,降低风险系数。文章先对机械设计自动化设备安全风险进行评估介绍,根据这些评估分析出机械设计自动化设备安全控制的基本原则。 展开更多
关键词 机械设计 自动化 安全控制 管理 安全性能 风险
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