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曲面匹配方法在刀具加工轨迹优化中的应用 预览
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作者 何改云 庞凯瑞 +2 位作者 桑一村 刘晨辉 王宏亮 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期190-196,共7页
为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差,提出一种新的刀具加工轨迹优化方法,将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程,并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先,采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面;其... 为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差,提出一种新的刀具加工轨迹优化方法,将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程,并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先,采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面;其次,对刀轴轨迹曲面进行法向偏移得到对应的刀具加工包络面并进行原理误差计算,使用基于序列二次规划算法的曲面匹配方法对加工包络面与设计曲面进行曲面逼近,得到空间变换矩阵;再次,通过空间变换和法向偏移,得到优化后的刀轴轨迹曲面及其对应的刀具加工包络面,以及对应的优化刀具加工轨迹及加工误差分布数据;最后,使用MATLAB进行仿真,并与基于最小二乘法的曲面匹配方法进行对比验证。仿真结果表明该优化方法有效地减小了初始刀具加工轨迹产生的原理误差,这说明提出的方法能够用于减小非可展直纹面侧铣加工时产生的原理误差。研究成果为提高非可展直纹面侧铣的精度提供了新的技术支持。 展开更多
关键词 曲面匹配 刀具加工轨迹优化 非可展直纹面 侧铣 序列二次规划算法
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基于BP神经网络的产品性能满意度预测分析 预览
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作者 邵宏宇 孟琦 +2 位作者 赵楠 陈辰 郭伟 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第9期932-940,共9页
为了解决传统性能设计缺乏复杂场景要素、忽略用户个性化行为等问题,提出一种用户体验评论数据驱动的产品性能满意度预测分析模型.通过分析在线评论数据,获知用户使用产品后的体验满意程度,在此基础上构建由产品结构配置和实际使用工况... 为了解决传统性能设计缺乏复杂场景要素、忽略用户个性化行为等问题,提出一种用户体验评论数据驱动的产品性能满意度预测分析模型.通过分析在线评论数据,获知用户使用产品后的体验满意程度,在此基础上构建由产品结构配置和实际使用工况向性能满意度映射的神经网络模型,分析使用工况作用下的性能满意度影响因素及其影响方式.首先,结合领域本体知识概念和产品使用说明书,整理影响产品性能的相关结构配置要素.之后,以用户感知产品属性后发布的在线评论为数据源,借助自然语言处理技术进行评论内容的细粒度识别,获取产品的实际使用工况,包括使用的环境条件及用户的行为习惯;利用情感分析技术对用户在线评论内容的情感正负倾向进行标定,叠加到用户主观选择的产品评分上,作为用户对该项性能的满意度评分.接着,构建由结构配置要素、使用环境条件和用户行为习惯向性能满意度评分映射的BP神经网络模型,训练后的模型具有较好的预测功能,可以给定新的配置方案,进行不同使用工况下的满意度评分预测.最后,对不同性能结构配置组合方案进行用户满意度预测,分析其中的关键因子及因子间的交互效应.以汽车产品动力性属性为例,进行模型验证,对汽车动力性指标设计和改进提供参考和帮助. 展开更多
关键词 性能满意度 BP神经网络 预测模型 观点挖掘 结构配置 因子分析
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基于足底压力传感器的不控制减重比例下步态相位识别 预览
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作者 宋广玥 宋智斌 项忠霞 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期260-266,共7页
下肢外骨骼机器人是帮助下肢运动功能障碍患者步行训练的新手段,能够减轻医护人员的劳动强度,它常采用减重方式完成辅助训练。然而,对于地面行走减重外骨骼机器人系统而言,其减重比例随步态及穿戴方式变化而变化,因此不控制减重比例下... 下肢外骨骼机器人是帮助下肢运动功能障碍患者步行训练的新手段,能够减轻医护人员的劳动强度,它常采用减重方式完成辅助训练。然而,对于地面行走减重外骨骼机器人系统而言,其减重比例随步态及穿戴方式变化而变化,因此不控制减重比例下的步态相位识别具有重要意义。通过搭建基于Arduino Mega2560板卡和单侧鞋内8个薄膜式压力传感器的足底压力采集系统,分别采集了正常行走、不控制减重比例减重带减重状态下行走时的足底压力信息,并采用神经网络算法进行步态相位识别。结果表明:在减重状态下行走与正常行走相比,左右脚压力值均出现明显下降且两侧具有对称性;足底每个压力传感器处的压力减小比例不同;采用神经网络算法对正常行走时步态相位总体识别率达到96.8%,对减重行走时步态相位总体识别率达到94.8%。研究结果表明该足底压力采集系统可以有效测量减重行走时的足底压力,为在地面不控制减重比例下减重带减重的外骨骼机器人控制策略的制定提供一定支持。 展开更多
关键词 步态相位识别 足底压力 减重 神经网络
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基于响应曲面法的碳纤维增强复合材料螺旋铣孔轴向切削力预测 预览 被引量:2
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作者 赵庆 秦旭达 +2 位作者 张心沛 李永行 吉春辉 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期108-112,共5页
基于二阶响应曲面法建立了碳纤维增强复合材料螺旋铣孔过程中轴向切削力的预测模型,运用方差分析、相关系数等手段验证了模型的准确性以及各输入参数的显著性,并研究了切削参数对轴向切削力的影响规律。结果表明:预测模型回归显著,置... 基于二阶响应曲面法建立了碳纤维增强复合材料螺旋铣孔过程中轴向切削力的预测模型,运用方差分析、相关系数等手段验证了模型的准确性以及各输入参数的显著性,并研究了切削参数对轴向切削力的影响规律。结果表明:预测模型回归显著,置信度高,预测精度较高;主轴转速和螺距对轴向切削力的影响较为显著;轴向力随螺距和切向每齿进给量的增大而增大,随主轴转速的增大而先增大后减小。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 螺旋铣孔 响应曲面法 轴向切削力
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非标设备的可适应设计平台研究 预览 被引量:1
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作者 王太勇 成兵 +3 位作者 肖新华 梁若愚 李煜 葛银明 《制造技术与机床》 北大核心 2013年第2期64-66,共3页
阐述了以信息化技术贯穿产品的全生命周期,将产品的设计转移到可适应设计平台上,基于CAD/CAE/CAM/PDM与广义模块化设计思想,以静态的产品结构和动态的产品设计流程为主线,将产品设计生产的每一个细节都变成可重复调用和修改的信息化模... 阐述了以信息化技术贯穿产品的全生命周期,将产品的设计转移到可适应设计平台上,基于CAD/CAE/CAM/PDM与广义模块化设计思想,以静态的产品结构和动态的产品设计流程为主线,将产品设计生产的每一个细节都变成可重复调用和修改的信息化模型。从而实现产品的快速可适应设计,响应市场需求。 展开更多
关键词 非标设备 可适应设计平台 PDM 广义模块化
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多通道数据采集分析系统 预览 被引量:3
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作者 侯明波 黄伟志 郝岩 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第10期47-49,共3页
以ARM7处理器LPC2210为基础设计的多通道数据采集器采用12通道的A/D转换器来转换模拟信号,处理器可将转换后的数字信号进行处理,然后在LCD屏上显示,也可在设定好通信协议后将数字信号通过USB线传给Pc机上的LabVIEW软件进行数据处理... 以ARM7处理器LPC2210为基础设计的多通道数据采集器采用12通道的A/D转换器来转换模拟信号,处理器可将转换后的数字信号进行处理,然后在LCD屏上显示,也可在设定好通信协议后将数字信号通过USB线传给Pc机上的LabVIEW软件进行数据处理、分析和显示。处理器外围硬件电路设计简单,而且具有实用性强、可靠性高、易于扩展等特点,使它具有很广阔的应用前景。 展开更多
关键词 LPC2210 A D转换器 数据采集 LABVIEW
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面向医疗供应链的新零售平台用户体验研究 预览 被引量:1
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作者 张静 石丽雯 +1 位作者 郭伟 韦伟 《包装工程》 CAS 北大核心 2019年第4期42-51,共10页
目的互联网信息技术的发展推动了新零售的变革和创新,研究由多主体参与的面向网络医疗供应链的新零售平台用户体验,旨在有效激发用户交互行为、促进平台资源的共享利用。方法基于Kano模型解构参与平台活动的多主体用户需求,描述用户的... 目的互联网信息技术的发展推动了新零售的变革和创新,研究由多主体参与的面向网络医疗供应链的新零售平台用户体验,旨在有效激发用户交互行为、促进平台资源的共享利用。方法基于Kano模型解构参与平台活动的多主体用户需求,描述用户的参与行为及其交互关系,构建用户行为模型,设计满足用户认知和行为特性的平台用户体验。结论新零售模式下的平台用户体验设计及优化策略的提出,有效激励了用户参与资源贡献、共享,为以用户需求、数据驱动的医疗供应链平台的发展提供了有力支持。 展开更多
关键词 新零售 医疗供应链 用户体验 KANO模型 用户需求 用户行为
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基于空间RURS机构的三维仿生扑翼机构设计与分析
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作者 从梦磊 李君兰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期692-700,共9页
为实现仿昆虫翼尖的空间"8"字型运动轨迹,设计了一种基于空间revolute-universal-revolute-spherical(RURS)四杆机构的扑翼机构,通过单自由度驱动即可输出三维的空间"8"字轨迹。运用Denavit-Hartenberg参数法建立... 为实现仿昆虫翼尖的空间"8"字型运动轨迹,设计了一种基于空间revolute-universal-revolute-spherical(RURS)四杆机构的扑翼机构,通过单自由度驱动即可输出三维的空间"8"字轨迹。运用Denavit-Hartenberg参数法建立了空间四杆机构的运动学模型,利用遗传算法对机构进行了优化,得到了利于扑翼飞行的机构参数。基于该空间四杆机构的优化结果,建立了一种微型的扑翼机构虚拟样机,通过ADAMS仿真得到其输出运动并验证了运动学理论计算的正确性。所设计的扑翼机构扑动幅度达到149.8°,扭转角度达到29.9°,且"8"字型扑动规律与昆虫翅膀的运动更为相近。扑翼机构的最大尺寸不超过5.8cm,仿真发现的时间非对称扑动对气动性能有一定提升,对于微型化、轻质化、高效化扑翼飞行器的研究具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 仿生设计 扑翼机构 空间四杆机构 参数优化 三维运动轨迹
应用于机器人辅助微创外科手术的术前规划方法 预览
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作者 梁科 王树新 +1 位作者 刘瑞达 李建民 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第9期889-899,共11页
机器人辅助微创外科手术(RMIS)技术可帮助外科医生有效克服传统微创外科技术的不足,提高外科医生对手术的执行能力,其所带来的良好的临床效果已被广泛接受.对于机器人来说,术前规划工作相对于传统微创外科手术更为复杂,合理的术前规划... 机器人辅助微创外科手术(RMIS)技术可帮助外科医生有效克服传统微创外科技术的不足,提高外科医生对手术的执行能力,其所带来的良好的临床效果已被广泛接受.对于机器人来说,术前规划工作相对于传统微创外科手术更为复杂,合理的术前规划可以有效避免机器人末端执行器之间的相互干涉,提高机器人辅助微创外科手术的可操作性、可达性和可视性等,这对手术效果至关重要.本文将微创外科手术规划临床经验与机器人操作性能知识相结合,提出了一种基于多目标粒子群优化算法(MOPSO)的术前规划方法,从机器人有效工作空间、碰撞干涉检测、机械臂与器械末端运动灵活性及手眼协调性几个方面入手,对机器人进行综合性的定量评价,并以此为依据通过计算求解得出以合理的患者体表手术切口位置与机器人初始设置位置为主要目标的方案.为验证该方法的有效性,以机器人辅助腹腔镜胆囊切除术为实验范例,应用"MicroHand S"手术机器人系统为实验设备,针对同一名病患,将外科医生的经验方案和由算法计算得出的术前规划方案进行比较分析,其结果证明了该方法的优越性.实验结果表明,由优化算法得到的术前规划方法优势明显,有效地解决了以往仅依靠临床经验进行机器人辅助微创外科手术术前规划所带来的问题,提高了手术的安全性和效率. 展开更多
关键词 术前规划 多目标粒子群优化算法 机器人辅助腹腔镜胆囊切除术 “MicroHand S”系统
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复合岩层地质下硬岩隧道掘进机滚刀布局方法 预览
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作者 刘建琴 邢振华 +1 位作者 宾怀成 郭伟 《浙江大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期166-173,共8页
为了减少滚刀的换刀次数,提高隧道掘进机在复合岩层地质下掘进时的施工效率,针对复合岩石地层中刀盘滚刀磨损程度不同且所受载荷不均匀的特点,提出基于等磨损速率的正滚刀极径设计方法.以秦岭隧道TB880E实际施工记录的数据为实例,得出... 为了减少滚刀的换刀次数,提高隧道掘进机在复合岩层地质下掘进时的施工效率,针对复合岩石地层中刀盘滚刀磨损程度不同且所受载荷不均匀的特点,提出基于等磨损速率的正滚刀极径设计方法.以秦岭隧道TB880E实际施工记录的数据为实例,得出滚刀的等磨损速率方差相对降低了10.45%;结合刀盘盘体载荷的分布特性,提出基于刀盘受载均匀的多螺旋线旋转分区域极角设计方法.分析随机型刀盘、等速螺旋线型刀盘、多螺旋线型刀盘在复合地质条件下刀盘滚刀的磨损速率方差、倾覆力矩、径向不平衡力和质心偏斜量.结果表明,8条螺旋线型刀盘滚刀的布置性能综合最优. 展开更多
关键词 隧道掘进机(TBM) 复合岩层 滚刀布局
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一种丝传动柔性手术器械的运动精度检测方法 预览
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作者 王树新 郭立瑶 +2 位作者 李旭莹 王成龙 张国凯 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第5期449-458,共10页
自然腔道手术是经过自然体腔进入人体进行诊断的一种新型手术模式,手术过程中使用的柔性微创手术器械的运动精度检测对术中操作质量具有重要意义.在复杂的自然体腔环境下,针对丝传动柔性手术器械存在末端控制不稳、腔内操作受限的问题,... 自然腔道手术是经过自然体腔进入人体进行诊断的一种新型手术模式,手术过程中使用的柔性微创手术器械的运动精度检测对术中操作质量具有重要意义.在复杂的自然体腔环境下,针对丝传动柔性手术器械存在末端控制不稳、腔内操作受限的问题,提出了一种非接触式运动精度检测方法.该方法以自然腔道手术器械为研究对象,基于光学成像原理及图像处理方法检测手术器械的位置信息,具有通用性和易操作性.在此基础上进行固定角度摆动的单目运动精度检测实验,发现获取目标的位置坐标具有分布趋势,因此在单目检测的基础上,增加光轴垂直布置的相机,改进了获取目标位置坐标的计算方法,搭建采用双摄像机的优化测量实验平台.与单目视觉检测相比,优化实验水平方向的平均精度从±1.19mm提升到±0.85mm,方差从0.04减小为0.02;竖直方向的平均精度从±1.28mm提升到±0.90mm,方差从0.07减小为0.04,说明测量结果彼此波动的程度减小,可以直观地对器械运动精度进行评价.最后,通过提出精度影响指标w验证了图像处理过程的稳定性;通过全局误差点分布箱图说明了改进后的算法对相对误差点的集中化,进一步说明此方法优化提取数据,对运动精度检测具有可行性. 展开更多
关键词 柔性手术器械 图像处理 非接触 精度检测
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一类大转角两转动并联机构的构型分析与运动学优化设计 预览
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作者 宋轶民 周培 +1 位作者 齐杨 霍欣明 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第9期908-916,共9页
面向航空航天和仿生设计等领域对大转角两转动并联机构的应用需求,围绕一类新型两自由度转动并联机构--2-RRRR&2-RSR机构的构型分析与运动学优化设计问题展开研究.首先,以投影关系为基础分析2-RRRR&2-RSR并联机构在给定工作空... 面向航空航天和仿生设计等领域对大转角两转动并联机构的应用需求,围绕一类新型两自由度转动并联机构--2-RRRR&2-RSR机构的构型分析与运动学优化设计问题展开研究.首先,以投影关系为基础分析2-RRRR&2-RSR并联机构在给定工作空间内实现两自由度转动运动所需满足的几何条件,并针对两种投影情况分析机构的参数特解.其次,基于闭环矢量法求解2-RRRR&2-RSR并联机构的位置逆解,推导机构驱动角度与动平台姿态角之间的映射关系,继而利用RRRR支链与RSR支链的运动特点,获得机构动平台姿态角的正解模型.以此为基础,借助螺旋理论建立2-RRRR&2-RSR并联机构的速度映射模型,构建机构的广义雅可比矩阵,并通过软件仿真验证机构位置正、逆解及速度映射模型的有效性.再次,根据2-RRRR&2-RSR并联机构的运动特性,以奇异性、铰链许用转角范围、连杆安全距离为约束条件,借助极限边界搜索法求解机构动平台中心点的位置工作空间,进而对应位置工作空间等效获得机构的转角工作空间.最后,借助螺旋理论中运动与力的互易积的物理含义定义可描述2-RRRR&2-RSR机构瞬时功率传递特性的无量纲运动学性能评价指标,并结合工程实际需求设定机构的约束条件,实现机构的尺度参数的运动学优化设计.研究成果可为大工作空间两自由度转动并联机构的样机设计与控制策略制定奠定理论基础. 展开更多
关键词 转动幵联机构 构型分析 运动学分析 工作空间 尺度综合
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电磁式柔性直线驱动器概念设计与参数优化 预览
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作者 刘海涛 魏天元 +1 位作者 王友渔 刘玉华 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第2期166-172,共7页
设计了一种结构紧凑可实现力位解耦控制的电磁式柔性直线驱动器.该柔性驱动器主要由变刚度装置和位置调节装置两部分组成,其中变刚度装置采用双线圈-永磁铁对称布置结构,通过动态改变线圈中输入电流的大小调节电磁力,从而实现变刚度输出... 设计了一种结构紧凑可实现力位解耦控制的电磁式柔性直线驱动器.该柔性驱动器主要由变刚度装置和位置调节装置两部分组成,其中变刚度装置采用双线圈-永磁铁对称布置结构,通过动态改变线圈中输入电流的大小调节电磁力,从而实现变刚度输出.建立了通电线圈周边磁场的数学模型,并采用等效磁荷法推导出永磁铁在通电线圈磁场中所受电磁力的显示表达式.在此基础上,分析了设计参数对电磁力的影响规律,完成了变刚度装置的参数优化设计.通过虚拟仿真分析了变刚度装置的力-位移和力-电流特性,并将实验结果与理论结果进行对比,验证了变刚度装置力-位移和力-电流特性的准确性和有效性.结果表明,所设计的柔性直线驱动器能够实现变刚度控制。 展开更多
关键词 电磁式柔性驱动器 概念设计 优化
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基于FNTFSMC的国产腹腔镜手术机器人轨迹控制
14
作者 凌颜 王国慧 +2 位作者 易波 李建民 朱晒红 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期179-186,共8页
针对国产腹腔镜手术机器人轨迹跟踪控制的关键问题,在动力学模型的基础上,构建了自适应模糊滑模控制系统。该方法采用快速非奇异终端滑模面,确保系统能够在有限时间内收敛,并且避免了控制奇异的问题,同时运用模糊逻辑控制,根据系统误差... 针对国产腹腔镜手术机器人轨迹跟踪控制的关键问题,在动力学模型的基础上,构建了自适应模糊滑模控制系统。该方法采用快速非奇异终端滑模面,确保系统能够在有限时间内收敛,并且避免了控制奇异的问题,同时运用模糊逻辑控制,根据系统误差的变化动态调节滑模切换项的大小,在保留滑模控制鲁棒性的基础上,减小了系统的抖振,提高了被控系统的跟踪精度和鲁棒性。仿真结果显示,所设计的方法具有收敛速度快、稳态精度高、力矩脉动小的特点,能够将位置的收敛时间从0.6~0.9s减小到0.1s,稳态误差峰值由0.035rad减小到0.01rad。针对动物活体组织的实验结果显示,所设计的控制系统能够实现机械手术臂对医生操作信息的准确跟踪,为手术的顺利实施提供了保障。 展开更多
关键词 国产腹腔镜手术机器人 轨迹跟踪控制 快速非奇异终端模糊滑模控制 抖振
雾霾对基于弹光调制检测系统的影响 预览
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作者 李妍 王太勇 胡淼 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期392-396,共5页
近几年我国的雾霾日趋严重,不但对人的健康造成危害、对空中交通造成安全隐患,同时也对很多应用于户外的光学设备造成了影响。为了定量分析不同雾霾等级对基于弹光调制痕量气体浓度检测系统性能的影响,设计了一种测试系统,定量比较了在... 近几年我国的雾霾日趋严重,不但对人的健康造成危害、对空中交通造成安全隐患,同时也对很多应用于户外的光学设备造成了影响。为了定量分析不同雾霾等级对基于弹光调制痕量气体浓度检测系统性能的影响,设计了一种测试系统,定量比较了在同一系统中不同PM2.5浓度条件下对等量VOC气体浓度反演的影响。实验中实地采集不同PM2.5浓度的样气,再分别与标准待测气体混合,最终通过对透射光光谱变化和待测气体浓度反演数据的比较,定量分析PM2.5浓度对系统的影响。实验中选用甲醛和苯作为待测气体,分别配制了六种浓度的待测气体,对6个雾霾浓度等级(No.1-No.6)分别进行了测试。实验结果显示,当PM2.5浓度增大时,系统光能吸收率降低。当PM2.5浓度等级小于No.3时,衰减变化相对缓慢,而大于No.3后衰减效果明显增强。当PM2.5浓度小于150μg·m^-3时,测试精度优于90%;当PM2.5浓度超过150μg·m^-3时,对VOC浓度反演的影响变强,当达到350μg·m^-3时,测试误差将近30%。由此可见,PM2.5浓度对弹光调制系统的气体浓度检测具有显著影响。 展开更多
关键词 弹光调制系统 雾霾 PM2.5 痕量气体 衰减
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并联机器人运动学标定方法研究 预览
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作者 李金和 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第3期472-479,共8页
并联机器人运动学误差的标定是并联机器人工程应用的主要问题之一,测量位形的选择和辨识算法对参数辨识结果和误差补偿效果有重要影响。工程实践中,为了提高测量效率或者受到测量环境的限制,往往利用布置简单和数量较少的位形获取测量数... 并联机器人运动学误差的标定是并联机器人工程应用的主要问题之一,测量位形的选择和辨识算法对参数辨识结果和误差补偿效果有重要影响。工程实践中,为了提高测量效率或者受到测量环境的限制,往往利用布置简单和数量较少的位形获取测量数据,这可能导致所构造的线性回归模型出现强复共线性,为此提出了一种残差比例指标的测量位形优选方法和一种主元分析的几何误差源辨识算法来实现变量空间的降维操作,二者可有效地提高测量效率,改善辨识算法的鲁棒性和抗差能力。通过计算机仿真验证了所提方法正确可行。 展开更多
关键词 并联机器人 运动学标定 残差比例 主元分析
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基于在线辨识的机器人惯量前馈控制仿真研究 预览
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作者 洪鹰 徐世超 +5 位作者 肖聚亮 王国栋 张智涛 刘宏业 段文斌 滕宗烨 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第10期1069-1080,共12页
针对模块化串联协作机器人,当腕部3个关节模块集中在机器人末端时,在机器人运行过程中,本体和负载会对前3个关节产生较大的惯性效应,降低机器人的控制效果.为了消除惯性效应对机器人伺服控制系统的影响,提高协作机器人的跟踪精度,加快... 针对模块化串联协作机器人,当腕部3个关节模块集中在机器人末端时,在机器人运行过程中,本体和负载会对前3个关节产生较大的惯性效应,降低机器人的控制效果.为了消除惯性效应对机器人伺服控制系统的影响,提高协作机器人的跟踪精度,加快动态响应的速度,减少超调量并降低稳态误差,在建立协作机器人动力学模型、计算前馈力矩的基础上,提出了一种基于在线辨识算法的惯量前馈控制技术.由于在机器人运行过程中,各关节电机所带负载的转动惯量不断发生变化,为了实时得到转动惯量实际值,在控制系统中引入变遗忘因子最小二乘辨识算法,对各电机所带负载的转动惯量进行在线辨识.考虑到协作机器人关节中的传动机构多由弹性部件组成,将弹性因素加入到控制系统的设计当中,建立了两刚体弹簧系统被控模型.将转动惯量辨识值输入到前馈通道,实时修正动力学模型中的惯性矩阵,输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端,从而实现前馈控制.最后,在Simulink 环境中,基于实验室研制的一种模块化串联协作机器人对该控制技术进行了仿真验证,结果表明:该惯量前馈控制技术能够显著提升机器人控制系统的响应速度与跟踪特性并降低其超调量,验证了该惯量前馈控制技术的可行性与优越性. 展开更多
关键词 协作机器人 惯量前馈控制 转动惯量 在线辨识 两刚体弹簧系统
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两类平面并联机构凯恩动力学建模与比较研究 预览 被引量:1
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作者 宋轶民 金雪莹 +1 位作者 梁栋 孙涛 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第2期173-182,共10页
研究了冗余驱动平面4-RRR并联机构与非冗余驱动平面3-RRR并联机构的刚体动力学建模及其性能比较.首先,从运动学角度出发,推导了两种机构的运动学逆解模型.其次,基于Kane方程和多体理论,提出了一种模块化建模方法.该方法简捷、高效,可有... 研究了冗余驱动平面4-RRR并联机构与非冗余驱动平面3-RRR并联机构的刚体动力学建模及其性能比较.首先,从运动学角度出发,推导了两种机构的运动学逆解模型.其次,基于Kane方程和多体理论,提出了一种模块化建模方法.该方法简捷、高效,可有效简化动力学建模过程,并可获得结构紧凑的系统动力学模型,对于控制策略的构建极为便利.最后,在MATLAB编程环境下,分别从运动学与动力学性能指标、逆刚体动力学仿真等方面对两种机构进行了比较分析,验证了冗余驱动在规避奇异、提升系统动态性能等方面的有效性,为后续基于模型的控制策略设计奠定了理论基础。 展开更多
关键词 并联机构 KANE方程 冗余驱动 动力学
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考虑结构热变形的机床进给系统热误差研究 预览
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作者 高卫国 王伟松 +4 位作者 张大卫 刘腾 李金和 翁凌韬 齐向阳 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期29-38,共10页
为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理及其影响因素,提出了一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。在考虑进给系统内生热源及冷却系统对丝杠螺母副的温升和丝杠热变形作用机制的前提下,同时考虑了进给系统内生热源对精密... 为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理及其影响因素,提出了一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。在考虑进给系统内生热源及冷却系统对丝杠螺母副的温升和丝杠热变形作用机制的前提下,同时考虑了进给系统内生热源对精密机床结构大件(床身、立柱、溜板)热态特性的影响规律。通过分析结构热变形引起的进给系统电机座和轴承座相对位置的变化,建立了综合考虑结构大件和丝杠热变形的进给系统热误差模型。以JIG630精密卧式加工中心为例,进行了考虑结构热变形和不考虑结构热变形的进给系统热误差建模与仿真分析,并开展了相应的测试验证实验。结果表明考虑结构热变形的进给系统热误差模型仿真值与实验结果具有更高的一致性。该建模方法对精密机床进给系统热平衡设计、热误差的控制与补偿具有重要参考意义。 展开更多
关键词 结构热变形 进给系统 丝杠 热误差
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混合驱动连续型机器人设计 预览
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作者 康荣杰 孙慈晶 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第4期361-367,共7页
连续型机器人具有本质柔顺的本体结构,由此带来的环境适应性和安全性得到了人们的广泛关注.然而柔软的结构也可能导致机器人负载能力和定位精度的不足.针对这种情况提出了一种全新的混合驱动连续型机器人,能够平衡结构柔顺性、定位精度... 连续型机器人具有本质柔顺的本体结构,由此带来的环境适应性和安全性得到了人们的广泛关注.然而柔软的结构也可能导致机器人负载能力和定位精度的不足.针对这种情况提出了一种全新的混合驱动连续型机器人,能够平衡结构柔顺性、定位精度、刚度等性能.该机器人的驱动器在传统气动肌肉的基础上内置弹性杆,保持了系统的紧凑性.通过模式切换机构使驱动器能够在气压驱动与弹性杆驱动两种模式间切换以实现大范围运动和小范围精确定位,并在这个过程中拥有不同的刚度.当机器人进行大范围运动时,由气动肌肉提供主要的行程和输出力;当机器人到达指定工作位置附近时,由直线电机牵引弹性杆驱动机器人末端实现精确定位并提高机器人的刚度.基于力平衡的原理建立了混合驱动器的气压-长度模型,通过模型仿真与实验结果的对比,发现驱动器死区的存在并修正了该模型,验证了机器人驱动器抗迟滞的特性.通过不同姿态与驱动方式下对机器人施加外力的实验证明了机器人的变刚度特性.通过对机器人末端的定位实验验证了混合驱动连续型机器人的重复定位能力相较于单纯气压驱动方式有显著增加.结果表明,通过混合驱动的方式提供了一种具有变刚度效果并能有效增强柔性连续型机器人定位精度的方法. 展开更多
关键词 连续型机器人 混合驱动 气动肌肉 弹性杆 变刚度
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