面向机器人零件高精度抓取的布局优化研究

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作者 王静蕾 姚云磊 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第10期303-310,共8页

针对汽车面板件机器人抓取过程中的变形问题,提出了基于GSA-Kriging代理模型的两阶段抓取点布局优化设计方法。首先,根据机器人抓取操作的稳定性和不同位置的变形程度,确定机器人手指的数量及其可行范围。基于抓取点的位置分布,将其分... 针对汽车面板件机器人抓取过程中的变形问题,提出了基于GSA-Kriging代理模型的两阶段抓取点布局优化设计方法。首先,根据机器人抓取操作的稳定性和不同位置的变形程度,确定机器人手指的数量及其可行范围。基于抓取点的位置分布,将其分为两个阶段进行优化。采用GSA-Kriging代理模型和重力搜索算法(GSA)寻找抓取点的最佳布局。以某汽车车门面板件的抓取点优化布局为例,进行了机器人抓取实验,结果表明GSA-Kriging代理模型比其它代理模型具有更优的抓取精度,能够有效降低机器人抓取过程面板件的变形。 展开更多

关键词 机器人抓取 抓取点布局 GSA-Kriging代理模型 抓取变形

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多信号特征融合机制的永磁同步电机故障诊断方法

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作者 宋开元 辛现伟 《现代制造工程》 北大核心 2025年第10期127-137,158,共12页

针对永磁同步电机在多故障场景下特征提取不充分、时间依赖关系难捕捉及类别不平衡等问题,在1D卷积神经网络(1D Convolutional Neural Network,1D-CNN)基础上,提出了一种基于多信号特征融合机制的永磁同步电机故障诊断方法。首先,通过... 针对永磁同步电机在多故障场景下特征提取不充分、时间依赖关系难捕捉及类别不平衡等问题,在1D卷积神经网络(1D Convolutional Neural Network,1D-CNN)基础上,提出了一种基于多信号特征融合机制的永磁同步电机故障诊断方法。首先,通过多尺度卷积与动态残差连接构建了高效的振动信号和温度信号的特征提取模块,旨在捕捉不同频段的关键信息,增强特征提取的完整性;然后,引入时空门控循环单元与双向注意力机制,充分挖掘电流信号中的多层次时序依赖关系,强化对复杂故障特征的识别能力;最后,利用多信号特征融合与自适应多目标优化损失函数,有效平衡各类样本贡献,并优化了特征空间分布。实验结果表明,提出的改进方法与原始的1D卷积神经网络相比,在不同转速下均具有更高的故障诊断精度和更优的适应性,检测精度、召回率和mAP分别提升了2.3%、1.9%和2.3%,有效解决了多故障类型识别准确率与鲁棒性不足的问题。 展开更多

关键词 永磁同步电机 故障诊断 多尺度卷积 动态残差连接 信号融合 损失函数 注意力机制

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基于故障观测器的机器人多关节手臂最优容错控制 被引量：2

3

作者 杨怀磊 姚云磊 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期61-68,共8页

针对机器人多关节手臂容易出现卡死、饱和及损伤等故障影响控制精度的问题,利用设计的故障观测器提出了一种最优容错控制律。首先根据机器人多关节手臂末端的空间位置与各关节转动角度的关系,建立了机器人多关节手臂的故障模型;然后定... 针对机器人多关节手臂容易出现卡死、饱和及损伤等故障影响控制精度的问题,利用设计的故障观测器提出了一种最优容错控制律。首先根据机器人多关节手臂末端的空间位置与各关节转动角度的关系,建立了机器人多关节手臂的故障模型;然后定义了多关节手臂的转角和接触力的跟踪误差,并设计了故障观测器,通过引入径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络估计出模型参数;最后根据动态规划的思想,建立了综合位置/接触力跟踪误差和故障的机器人多关节手臂性能指标矩阵,并设计了包含Hamiltonian方程的容错控制律,利用RBF神经网络求解出最优的性能指标,从而得到最优的容错控制律。仿真结果表明,设计的最优容错控制律能够克服各类故障带来的影响,故障估计的最大误差仅为0.09 N·m,位置跟踪的最大误差仅为0.14 cm,接触力控制的最大误差仅为0.18 N,验证了设计方法的可行性。六自由度多关节手臂测试结果表明,在8个空间坐标上定位的最大误差仅为0.17 cm,接触力的最大误差仅为0.22 N,从而验证了设计的最优容错控制律具有优越的工程实用性。 展开更多

关键词 机器人 多关节手臂 故障观测器 RBF神经网络 动态规划 最优容错控制

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永磁同步电机无位置传感器反步超螺旋滑模控制方法 被引量：1

4

作者 安锦锦 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第10期138-145,共8页

为了克服未知负载、机械摩擦及外界干扰等不确定力矩对永磁同步电机无位置传感器转速控制精度的影响,提出了一种反步超螺旋滑模控制方法。首先对永磁同步电机的三相坐标系、两相旋转坐标系和两相静止坐标系之间的转换关系进行分析,建立... 为了克服未知负载、机械摩擦及外界干扰等不确定力矩对永磁同步电机无位置传感器转速控制精度的影响,提出了一种反步超螺旋滑模控制方法。首先对永磁同步电机的三相坐标系、两相旋转坐标系和两相静止坐标系之间的转换关系进行分析,建立了永磁同步电机运动数学模型;然后针对速度环设计了反步控制律,对转速进行稳定跟踪,通过设计的观测器实时估计不确定力矩,并引入补偿电流来抑制不确定力矩对控制系统的扰动;最后针对电流环设计了超螺旋滑模控制律,实现对电机转速的高精度控制。仿真结果表明,设计的观测器可准确地估计出不确定力矩的大小,最大估计误差仅为0.01 N·m,提出的控制律能够有效克服不确定力矩的影响,使永磁同步电机转速保持较高的精度,最大误差仅为0.46 r/min,大幅改善了永磁同步电机动态控制性能。测试结果表明,设计的反步超螺旋滑模控制律具有更高的控制精度,RMSE、MAE和MAPE分别仅为0.3177 r/min、0.2525 r/min和0.03%,表现出了更强的鲁棒性和更优的工程适用性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 未知负载 不确定力矩 观测器 反步控制律 超螺旋滑模控制律

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基于自适应变阻抗的工业机器人双机械臂控制 被引量：10

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作者 谭丹丹 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第8期39-45,共7页

为了实现对工业机器人双机械臂位置/力的精准控制,提出了一种自适应变阻抗控制算法。首先建立了阻抗模型,并对双机械臂系统进行了受力分析,将接触力分解为外力和内力,并分别针对外力和内力设计了自适应变阻抗控制算法来实现对位置/力的... 为了实现对工业机器人双机械臂位置/力的精准控制,提出了一种自适应变阻抗控制算法。首先建立了阻抗模型,并对双机械臂系统进行了受力分析,将接触力分解为外力和内力,并分别针对外力和内力设计了自适应变阻抗控制算法来实现对位置/力的协同控制;然后通过仿真验证了自适应变阻抗控制算法能够实现对工业机器人双机械臂位置/力的协同控制,运动轨迹跟踪最大误差仅为0.3 cm,接触力跟踪最大误差仅为0.2 N,表现出了更优的控制效果;最后在定点控制测试平台上得到位置定位的最大误差仅为0.17 cm,接触力跟踪最大误差仅为0.22 N,表现出了更优的工程实用性。 展开更多

关键词 工业机器人 双机械臂 位置/力控制 阻抗模型 自适应变阻抗控制

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重载荷多旋翼植保无人机自抗扰鲁棒控制算法 被引量：9

6

作者 谭丹丹 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第1期163-169,共7页

为克服重载荷对多旋翼植保无人机喷施作业的不利影响,设计自抗扰鲁棒控制算法。首先建立重载荷植保无人机的数学模型,并分析植保无人机喷施作业的不确定性,然后分别针对位置模型和姿态模型设计自抗扰鲁棒控制算法,主要包括跟踪微分器、... 为克服重载荷对多旋翼植保无人机喷施作业的不利影响,设计自抗扰鲁棒控制算法。首先建立重载荷植保无人机的数学模型,并分析植保无人机喷施作业的不确定性,然后分别针对位置模型和姿态模型设计自抗扰鲁棒控制算法,主要包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈3个部分,最终实现对重载荷多旋翼植保无人机的精确鲁棒控制。试验结果表明:设计的自抗扰鲁棒控制算法相比滑模控制具有更优的控制效果,能够使植保无人机稳定跟踪位置指令,最大跟踪误差仅为0.3 m,设计的扩张状态观测器可快速准确估计不确定性,位置和姿态不确定性的最大估计误差分别仅为0.3 m/s^(2)和0.25°/s^(2),大幅提升植保无人机的单次作业续航能力和飞行安全性。 展开更多

关键词 多旋翼植保无人机 重载荷 喷施作业 不确定性 自抗扰控制算法

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沙猫群优化算法规划核辐射探测机器人移动路径 被引量：5

7

作者 张洁 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2023年第4期759-765,共7页

为提高核辐射探测机器人路径规划效果,利用沙猫群优化算法(SCSO)规划核辐射探测机器人路径。在介绍了SCSO基本原理和通过4个基准测试函数对SCSO性能进行验证的基础上,将SCSO应用于核辐射探测机器人路径规划中,并以移动路径最短为目标进... 为提高核辐射探测机器人路径规划效果,利用沙猫群优化算法(SCSO)规划核辐射探测机器人路径。在介绍了SCSO基本原理和通过4个基准测试函数对SCSO性能进行验证的基础上,将SCSO应用于核辐射探测机器人路径规划中,并以移动路径最短为目标进行了一种仿真场景和一种真实场景的路径规划实例验证。结果表明,SCSO算法得到的移动路径最短,能够更快更稳定地寻找到放射源,具有一定的优势。 展开更多

关键词 沙猫群优化算法 核辐射探测 机器人 路径规划

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基于变分模态分解色散熵和SVM的轨道车辆受电弓故障诊断 被引量：3

8

作者 潘宁 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期747-752,共6页

为提高轨道车辆受电弓的故障诊断精度,提出了基于变分模态分解(VMD)色散熵(DE)和支持向量机(SVM)的受电弓故障诊断方法。首先,以VMD为受电弓各运行状态信号的分解方法实现信号的多尺度自适应分解,得到若干个本征模态函数(IMF)分量。其次... 为提高轨道车辆受电弓的故障诊断精度,提出了基于变分模态分解(VMD)色散熵(DE)和支持向量机(SVM)的受电弓故障诊断方法。首先,以VMD为受电弓各运行状态信号的分解方法实现信号的多尺度自适应分解,得到若干个本征模态函数(IMF)分量。其次,以DE为特征提取方法计算各IMF分量的DE值,并组成故障特征向量。最后,以SVM为模式识别方法对故障特征进行识别,得到诊断结果。受电弓故障诊断实例验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 变分模态分解 色散熵 支持向量机 受电弓 故障诊断

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基于终端滑模的六旋翼无人机有限时间鲁棒控制 被引量：4

9

作者 李涛 《计算机应用与软件》 北大核心 2023年第4期329-335,共7页

为了提高六旋翼无人机在复合扰动下的控制效果,设计一种终端滑模鲁棒控制方法,能够在有限时间内实现稳定控制。建立六旋翼无人机的运动与姿态模型,在运动模型鲁棒控制律设计过程中,引入终端滑模来改善控制效果,并设计自适应律来补偿复... 为了提高六旋翼无人机在复合扰动下的控制效果,设计一种终端滑模鲁棒控制方法,能够在有限时间内实现稳定控制。建立六旋翼无人机的运动与姿态模型,在运动模型鲁棒控制律设计过程中,引入终端滑模来改善控制效果,并设计自适应律来补偿复合干扰;在姿态模型鲁棒控制律的设计过程中,提出终端滑模模糊系统来补偿复合干扰;在有限时间内实现了六旋翼无人机的全局渐进稳定。实验结果表明,提出的终端滑模有限时间鲁棒控制律与一般滑模控制方法相比,具有更优的稳定性、准确性和快速性,能够在0.1 s内实现全局鲁棒控制,位置和姿态的最大跟踪误差分别仅为0.1 m和0.3°,有效提升了六旋翼无人机的鲁棒性。 展开更多

关键词 六旋翼无人机 复合干扰 终端滑模 自适应律 鲁棒控制

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核环境中基于时空逻辑推理的作业机器人的轨迹跟踪方法 被引量：2

10

作者 张洁 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2023年第2期242-249,共8页

为了实现核环境中作业机器人(作业车辆)运动轨迹的跟踪估计,提出了一种基于时空逻辑推理的解决方案。首先,通过对作业机器人(作业车辆)建立起简化的运动学模型并考虑操纵员指令先前值和作业车辆先前值,得到一个用11个参数对作业车辆运... 为了实现核环境中作业机器人(作业车辆)运动轨迹的跟踪估计,提出了一种基于时空逻辑推理的解决方案。首先,通过对作业机器人(作业车辆)建立起简化的运动学模型并考虑操纵员指令先前值和作业车辆先前值,得到一个用11个参数对作业车辆运动轨迹进行解释的状态模型。然后,采用马尔可夫链蒙特卡罗对解空间进行采样,并采用先前的操纵员行为和道路几何形状来有效地定义建议。最后,将作业车辆的一般3D模型投影到每幅图像中,再将其与视频序列的背景/前景图进行比较,同时采用线积分图像实现似然函数,从而从轨迹样本生成作业车辆进入视频序列的一组离散位置。在真实视频序列上的实验结果表明,提出的算法在跟踪误差和轨迹生成方面都优于常用的时序粒子滤波方法。 展开更多

关键词 核环境 作业机器人 目标跟踪 逻辑推理 状态向量 后验分布估计 马尔可夫链蒙特卡罗 跟踪误差

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基于自适应观测器的机床伺服电机故障诊断与控制 被引量：2

11

作者 李涛 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第11期142-147,共6页

为了提高机床伺服电机在未知负载力矩、电机故障和电磁干扰等不确定性因素的控制精度,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断与容错控制方法。首先,建立了带有不确定性和电机故障的机床伺服电机模型;然后,通过设计自适应观测器来实现对... 为了提高机床伺服电机在未知负载力矩、电机故障和电磁干扰等不确定性因素的控制精度,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断与容错控制方法。首先,建立了带有不确定性和电机故障的机床伺服电机模型;然后,通过设计自适应观测器来实现对电机故障的准确检测和估计;最后,将电机故障与不确定性估计结果引入到积分终端滑模控制中,从而能够确保对机床伺服电机的精确控制。对比仿真实验结果表明:提出的诊断方法能够快速检测出电机故障,并准确估计故障和不确定性,容错控制方法也能够确保伺服电机准确跟踪指令信号,转速和加速度的最大误差分别仅为3 r/min和2 r/min^(2)。 展开更多

关键词 机床伺服电机 电机故障 不确定性 故障诊断 故障估计 容错控制

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优化卷积神经网络诊断核辐射探测器电路故障 被引量：1

12

作者 杨鹏飞 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2023年第4期772-777,共6页

为提高核辐射探测器电路故障诊断精度,提出了一种麻雀搜索算法(SSA)优化卷积神经网络(CNN)的核辐射探测器电路故障诊断新方法。该方法针对CNN网络参数选取主要依靠经验且对诊断精度有较大影响的实际,以SSA算法为优化算法进行CNN网络参... 为提高核辐射探测器电路故障诊断精度,提出了一种麻雀搜索算法(SSA)优化卷积神经网络(CNN)的核辐射探测器电路故障诊断新方法。该方法针对CNN网络参数选取主要依靠经验且对诊断精度有较大影响的实际,以SSA算法为优化算法进行CNN网络参数自适应选取,从而提高CNN网络诊断性能。通过核辐射探测器电路故障诊断实例对所提的SSA-CNN诊断方法进行了验证分析,结果表明所提方法提高了诊断精度,且比其他几种方法性能更突出。 展开更多

关键词 卷积神经网络 麻雀搜索算法 核辐射探测器电路 故障诊断

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考虑瞬态性能的工业机器人双臂反步控制方法 被引量：5

13

作者 熊蕊 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第8期53-59,共7页

为了提高工业机器人双臂控制精度,考虑瞬态性能设计了一种自适应神经网络反步控制方法。首先建立了工业机器人双臂的数学模型,然后设计了瞬态性能函数,根据瞬态性能函数分步设计轨迹控制律和转速控制律,并利用神经网络逼近未知项,最终... 为了提高工业机器人双臂控制精度,考虑瞬态性能设计了一种自适应神经网络反步控制方法。首先建立了工业机器人双臂的数学模型,然后设计了瞬态性能函数,根据瞬态性能函数分步设计轨迹控制律和转速控制律,并利用神经网络逼近未知项,最终利用所设计的自适应律估计出神经网络权值向量,实现了工业机器人双臂高精准控制。仿真验证结果表明,所设计的控制方法能够确保工业机器人双臂所夹持目标物稳定、准确跟踪轨迹指令信号,轨迹跟踪最大误差仅为0.2 cm,内力跟踪的最大误差仅为0.1 N。在实测验证中,定位的平均误差仅为0.33 cm,内力的平均误差仅为0.21 N,单次运行平均耗时仅为1.50 s,控制精度和运行效率均得到了大幅提升。 展开更多

关键词 工业机器人 双臂 瞬态性能 自适应神经网络 反步控制

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