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面向工业机器人关键部件的多源融合感知智能故障诊断方法研究
1
作者
韩谯
刘京
+1 位作者
何国林
李巍华
《振动工程学报》
北大核心
2025年第6期1252-1259,共8页
工业机器人关键部件在复杂运行工况下易发生早期性能退化,通常表现为强非稳态响应特性与多通道感知信号的显著异构性。传统诊断方法难以有效融合多源信息,鲁棒性与可解释性难以兼顾,部署适应性亦较为有限。本文聚焦工业机器人传动链路...
工业机器人关键部件在复杂运行工况下易发生早期性能退化,通常表现为强非稳态响应特性与多通道感知信号的显著异构性。传统诊断方法难以有效融合多源信息,鲁棒性与可解释性难以兼顾,部署适应性亦较为有限。本文聚焦工业机器人传动链路中的关键减速机构,提出一种融合物理敏感性驱动与残余感知补偿机制的双通道智能诊断方法。所选振动与扭矩信号分别表征结构响应与驱动激励,具备显著的时间尺度差异与物理信息互补特性,为多源融合建模提供了明确的物理建模依据。从物理响应机理角度构建“故障类型-动态响应特征-感知通道”的三层映射关系,量化不同信号在典型故障模式下的主导性差异;设计基于信噪比、调制指数和峰度的多尺度敏感性评估机制,引导多通道信息的自适应融合权重分配;同时引入残余感知不确定性补偿(RUC)机制,有效提升弱主导通道特征的表达能力,增强融合稳定性与诊断完整性;搭建了具备物理解释性和轻量化特征的诊断模型框架。基于公开齿轮箱数据集在多类典型故障模式下开展试验,结果表明,所提方法在多类故障识别任务中表现出更高的诊断准确性、可解释性与部署适应性,展现出面向工业机器人关键部件物理一致性融合诊断的良好理论依据与工程应用潜力。
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关键词
工业机器人
齿轮传动系统
多源融合
信号映射
智能故障诊断
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职称材料
基于PDCA与CDIO汽车综合创新实践课程教学改革
被引量：
1
2
作者
周锡恩
邓晓燕
毛彩云
《实验室研究与探索》
北大核心
2025年第4期184-187,218,共5页
为解决当前车辆工程专业实践教学存在的问题,提出了PDCA(Plan-Do-Check-Action)循环和CDIO(Conceive-Design-Implement-Operation)教学理念相结合的汽车综合创新实践课程教学模式。基于PDCA循环构建课程质量管理体系,引入CDIO教学理念,...
为解决当前车辆工程专业实践教学存在的问题,提出了PDCA(Plan-Do-Check-Action)循环和CDIO(Conceive-Design-Implement-Operation)教学理念相结合的汽车综合创新实践课程教学模式。基于PDCA循环构建课程质量管理体系,引入CDIO教学理念,设计了教与学“双闭环CDIO”教学方式,并以“项目式+情景式”教学方法进行课程设计,重构教学内容,实现以学生为中心的教学转变。实践结果表明,教学改革能够提升课程教学质量,加强学生对车辆工程理论与实践的综合掌握,发挥学生主动性,提高学生科研能力和创新实践能力。
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关键词
PDCA管理方法
CDIO工程教育模式
实践教学
人才培养
教学模式
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职称材料
多补偿融合的气动末端柔顺机构非线性自抗扰控制
3
作者
张树忠
吴乾新
+2 位作者
戴福全
王亚兵
张弓
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第3期278-286,共9页
在基于气动末端柔顺机构的机器人打磨作业中,机构恒力控制性能直接影响打磨质量和效率。为了提高机构恒力控制性能,针对末端柔顺机构气动系统气体压缩、比例阀死区、气缸活塞摩擦力等非线性因素以及机构姿态变化对打磨端输出力的影响,...
在基于气动末端柔顺机构的机器人打磨作业中,机构恒力控制性能直接影响打磨质量和效率。为了提高机构恒力控制性能,针对末端柔顺机构气动系统气体压缩、比例阀死区、气缸活塞摩擦力等非线性因素以及机构姿态变化对打磨端输出力的影响,提出一种融合重力补偿、死区补偿及LuGre摩擦模型补偿的非线性自抗扰控制算法。该算法采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对系统的总扰动进行观测,通过非线性状态误差反馈控制规律进行反馈和总扰动补偿;分析打磨装置所受重力在不同打磨角度下对输出力的影响,通过试验获得比例阀进气和排气的最小工作电压,基于LuGre摩擦模型通过试验拟合出气缸的非线性摩擦力,在此基础上设计重力、比例阀死区和气缸摩擦力补偿,而后在所搭建的实验台上开展多工况模拟实验。实验结果表明:所设计控制器在50 N加载下的平均误差为0.21 N,小于比例积分微分(PID)控制的0.27 N;在打磨角度从0°至75°变化的50 N加载中,打磨端输出力的误差最大为1.44 N;在存在干扰的50 N加载下的最大误差为7.24 N,小于常规自抗扰控制的11.79 N和PID控制器的14.77 N。该控制算法相对于传统PID控制具有更好的鲁棒性、跟踪性和抗干扰能力,而且针对打磨姿态变化的末端输出力有较好的补偿效果,提高了系统的恒力控制性能。
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关键词
力控制
气动系统
LuGre摩擦模型补偿
重力补偿
自抗扰控制
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职称材料
题名
面向工业机器人关键部件的多源融合感知智能故障诊断方法研究
1
作者
韩谯
刘京
何国林
李巍华
机构
华南理工大学机械与汽车工程学院
超级
机器人
研究院
(
黄埔
)
出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第6期1252-1259,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2024YFB4709200)
广东省自然科学基金资助项目(2025A1515011145)。
文摘
工业机器人关键部件在复杂运行工况下易发生早期性能退化,通常表现为强非稳态响应特性与多通道感知信号的显著异构性。传统诊断方法难以有效融合多源信息,鲁棒性与可解释性难以兼顾,部署适应性亦较为有限。本文聚焦工业机器人传动链路中的关键减速机构,提出一种融合物理敏感性驱动与残余感知补偿机制的双通道智能诊断方法。所选振动与扭矩信号分别表征结构响应与驱动激励,具备显著的时间尺度差异与物理信息互补特性,为多源融合建模提供了明确的物理建模依据。从物理响应机理角度构建“故障类型-动态响应特征-感知通道”的三层映射关系,量化不同信号在典型故障模式下的主导性差异;设计基于信噪比、调制指数和峰度的多尺度敏感性评估机制,引导多通道信息的自适应融合权重分配;同时引入残余感知不确定性补偿(RUC)机制,有效提升弱主导通道特征的表达能力,增强融合稳定性与诊断完整性;搭建了具备物理解释性和轻量化特征的诊断模型框架。基于公开齿轮箱数据集在多类典型故障模式下开展试验,结果表明,所提方法在多类故障识别任务中表现出更高的诊断准确性、可解释性与部署适应性,展现出面向工业机器人关键部件物理一致性融合诊断的良好理论依据与工程应用潜力。
关键词
工业机器人
齿轮传动系统
多源融合
信号映射
智能故障诊断
Keywords
industrial robots
gear transmission system
multi-source fusion
signal mapping
intelligent fault diagnosis
分类号
TH17 [机械工程—机械制造及自动化]
TP183 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
基于PDCA与CDIO汽车综合创新实践课程教学改革
被引量：
1
2
作者
周锡恩
邓晓燕
毛彩云
机构
华南农业大学工程学院
超级
机器人
研究院
(
黄埔
)
出处
《实验室研究与探索》
北大核心
2025年第4期184-187,218,共5页
基金
广东省本科高校教学质量与教学改革工程项目(粤教高函〔2023〕4号)
(粤教高函〔2021〕29号)。
文摘
为解决当前车辆工程专业实践教学存在的问题,提出了PDCA(Plan-Do-Check-Action)循环和CDIO(Conceive-Design-Implement-Operation)教学理念相结合的汽车综合创新实践课程教学模式。基于PDCA循环构建课程质量管理体系,引入CDIO教学理念,设计了教与学“双闭环CDIO”教学方式,并以“项目式+情景式”教学方法进行课程设计,重构教学内容,实现以学生为中心的教学转变。实践结果表明,教学改革能够提升课程教学质量,加强学生对车辆工程理论与实践的综合掌握,发挥学生主动性,提高学生科研能力和创新实践能力。
关键词
PDCA管理方法
CDIO工程教育模式
实践教学
人才培养
教学模式
Keywords
PDCA management methods
CDIO engineering education model
practical teaching
talent cultivation
teaching mode
分类号
G642.0 [文化科学—高等教育学]
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职称材料
题名
多补偿融合的气动末端柔顺机构非线性自抗扰控制
3
作者
张树忠
吴乾新
戴福全
王亚兵
张弓
机构
福建省智能加工技术及装备重点实验室(福建理工大学)
广州先进技术
研究
所
超级
机器人
研究院
(
黄埔
)
出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第3期278-286,共9页
基金
国家自然科学基金项目(62073092)
福建省自然科学基金项目(2021J011051)
+4 种基金
福建省高校产业合作项目(2020H6025)
福建省2022年中央引导地方科技发展资金项目(2022L3014)
2022年省级科技创新重点项目(2022G02007)
福建省智能加工技术及装备重点实验室开放基金项目(KF-01-22005)
福建理工大学海洋研究专项基金项目(GY-Z23087)。
文摘
在基于气动末端柔顺机构的机器人打磨作业中,机构恒力控制性能直接影响打磨质量和效率。为了提高机构恒力控制性能,针对末端柔顺机构气动系统气体压缩、比例阀死区、气缸活塞摩擦力等非线性因素以及机构姿态变化对打磨端输出力的影响,提出一种融合重力补偿、死区补偿及LuGre摩擦模型补偿的非线性自抗扰控制算法。该算法采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对系统的总扰动进行观测,通过非线性状态误差反馈控制规律进行反馈和总扰动补偿;分析打磨装置所受重力在不同打磨角度下对输出力的影响,通过试验获得比例阀进气和排气的最小工作电压,基于LuGre摩擦模型通过试验拟合出气缸的非线性摩擦力,在此基础上设计重力、比例阀死区和气缸摩擦力补偿,而后在所搭建的实验台上开展多工况模拟实验。实验结果表明:所设计控制器在50 N加载下的平均误差为0.21 N,小于比例积分微分(PID)控制的0.27 N;在打磨角度从0°至75°变化的50 N加载中,打磨端输出力的误差最大为1.44 N;在存在干扰的50 N加载下的最大误差为7.24 N,小于常规自抗扰控制的11.79 N和PID控制器的14.77 N。该控制算法相对于传统PID控制具有更好的鲁棒性、跟踪性和抗干扰能力,而且针对打磨姿态变化的末端输出力有较好的补偿效果,提高了系统的恒力控制性能。
关键词
力控制
气动系统
LuGre摩擦模型补偿
重力补偿
自抗扰控制
Keywords
force control
pneumatic system
LuGre friction model compensation
gravity compensation
active disturbance rejection control
分类号
TH138 [机械工程—机械制造及自动化]
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
面向工业机器人关键部件的多源融合感知智能故障诊断方法研究
韩谯
刘京
何国林
李巍华
《振动工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于PDCA与CDIO汽车综合创新实践课程教学改革
周锡恩
邓晓燕
毛彩云
《实验室研究与探索》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
多补偿融合的气动末端柔顺机构非线性自抗扰控制
张树忠
吴乾新
戴福全
王亚兵
张弓
《工程科学与技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
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