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期刊信息/Journal information
机械设计与研究
机械设计与研究

邹慧君

双月刊

1006-2343

jofmdr@126.com;jsyy@chinajournal.net.cn

021-62932023

200030

上海市华山路1954号（上海交通大学内）

机械设计与研究/Journal Machine Design & ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为机械类期刊，集学术性、技术性于一体。本刊宗旨是提高学术水平，密切联系生产，立足实际应用。稿源丰富，录用稿件水平较高。编委会由国内外著名的专家、教授组成，有较大的影响和权威性。本刊由邮局公开发行，订户遍及国内外。全国中文核心期刊，中国科技论文统计源期刊，美国工程索引（EI）收录期刊。
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    基于改进AMCL与点云匹配校正的落布机器人定位分析

    游刚李世芸仇隽挺周圣云...
    56-62页
    查看更多>>摘要：为了解决落布机器人在纺织车间应用时,由于计算效率低和粒子贫化导致的定位精度降低问题,本文提出了一种基于AMCL(Adaptive Monte Carlo Localization)与点云匹配校正的全局定位方法.首先由AMCL中KLD(Kullback Leibler distance)采样动态删除冗余粒子,并利用蝙蝠算法优化KLD调整后的粒子集,提高粒子多样性,有效压缩粒子规模,从而实现计算精度和效率的双重提升,最后通过NDT(Normal Distribution Trans-form)算法对二维栅格地图进行高精度激光测量匹配,对AMCL的全局位姿进一步修正,提高定位精度.实验结果验证了本文算法的有效性与可行性.

    AMCLNDT蝙蝠算法粒子贫化全局定位

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    基于主从力反馈的同构主手设计与研究

    陈铮王晨麟夏华磊刘振武...
    63-68页
    查看更多>>摘要：在变电站场景中,巡检机器人已经逐步取代人工巡检作业.但现有机器人存在遥操作效率低、无法很好地实现拟人化操作等问题,难以完成变电站巡检作业中急停、拉闸等接触性操作任务,亟需研发对变电站巡检具有高适应性的协同作业机器人.针对变电站巡检处置应用需求,开展了基于主从力反馈的巡检机器人遥操作技术研究,设计了 一款串联型同构主手,结构上主从映射关系直接,控制上力反馈双向控制完整,实现了六自由度机械臂主从力反馈,便于进行精细化操作.开展主从力反馈技术研究,通过构建和简化动力学模型实现负载、摩擦力补偿,采用力直接反馈型双向控制策略.完成样机研制并进行了功能验证和精度测试实验,结果表明主手能够较好地完成巡检操作基本任务,力反馈误差小于7％,机械臂末端跟踪精度优于2 mm,验证了机械结构及控制系统的有效性.

    巡检机器人同构主手主从控制力反馈

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    双足自平衡移动机器人全覆盖搜索任务轨迹优化

    罗通王篮仪
    69-72页
    查看更多>>摘要：考虑双足自平衡移动机器人执行搜索任务时,仅仅以物体轮廓特征作为路径计算的基础,没有考虑可能对路径造成影响的边缘细节特征,易出现采集图像信息较少的问题,且由于搜索环境复杂,同时需要躲避障碍物,导致搜索路径较长、效率偏低.提出双足自平衡移动机器人全覆盖搜索任务轨迹择优方法.优化机器人视觉图像采集结果,并采用灰度变换函数对图像展开灰度变换,将双边滤波函数应用于Retinex算法中,取代传统算法中的高斯滤波,获得环境图像的反射分量,并通过下述公式加权融合处理R、G、B灰度值,获得双足机器人全覆盖搜索任务时保留了边缘且增强细节的图像,并将其输入至支持向量机,识别环境中的目标与障碍物.根据获取的环境信息建立模拟地图,构建机器人搜索任务的路径,通过蚁群算法获取最优路径.实验结果表明,所提方法能够躲避障碍物到达目标位置,且路径距离短、规划效率高.

    双足自平衡移动机器人灰度变换函数Retinex算法目标搜索轨迹规划

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    基于激光测距双阈值误差补偿的机器人步进控制

    杨春平穆小静
    73-78页
    查看更多>>摘要：机器人步进控制过程中,激光传感测距模块的脉冲回波信号在外部干扰下,会导致激光测距阈值出现误差,降低机器人步进控制精度.为了提高机器人步进控制精度,提出一种激光测距双阈值误差补偿的机器人步进控制方法.通过分析机器人步进控制结构中各模块的交互特点,分析阈值误差产生的原因.通过激光测量技术获取位置数据,设定激光脉冲回波前沿信号的双阈值,补偿激光脉冲回波信号时间的单阈值误差;划分机器人移动方向中的危险区域和安全区域,完成机器人避障步进控制中阈值误差的补偿,实现机器人步进控制.实验结果表明:设计的方法降低了激光测距中的阈值误差保持在[-3 mm,+2 mm],控制机器人航向角和移动速度的误差分别为0.016 rad、0.03 m/s,旋转速度误差极小,有效提高了步进控制精准度.

    激光测距机器人数据采集步进控制阈值误差误差补偿双阈值

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    排水机器人水泵变幅机构铰点位置多目标优化

    李金川张勇丁鑫王国宝...
    79-83页
    查看更多>>摘要：阐述一种排水机器人新型水泵变幅机构的工作原理.针对方案样机的水泵变幅机构运动过程中驱动油缸大小腔受力过大的问题,利用D-H齐次变换矩阵建立水泵变幅机构的运动学和静力学模型.根据油缸闭锁力和驱动力不同的特点,提出确定水泵变幅机构关键铰点位置的多 目标优化计算方法,对水泵变幅机构的关键铰点位置进行优化设计,利用动力学软件进一步验证优化计算模型.研究结果表明:优化后主油缸的最大拉力降幅达16.3％、最大推力降幅达16.6％,油缸受力分布趋于合理;所提出的水泵变幅机构计算模型正确;优化方法具有收敛速度快、稳定性好等特点;水泵变幅机构优化计算结果为方案样机改进提供了依据.

    水泵变幅机构排水机器人铰点位置D-H齐次变换多目标优化

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    基于关节运动约束机器人高精度NURBS插补法

    赵一阳刘勋徐妍曹家彬...
    84-91,96页
    查看更多>>摘要：提出了一种面向工业机器人NURBS曲线的刀尖速度规划及高精度插补算法.基于传统的S速度规划,引入速度约束与时间约束的自适应算法;实现刀尖点运动学约束与关节运动学约束之间的解析映射;构建最大进给率、最大加速度约束预设值,在双向速度扫描中带入修正后的各约束及端点处的速度极值;采用了基于弧长参数化的补偿插补策略,解决累计误差问题;用平面S形路径对算法进行测试,验证了该方法的适用性和准确性.

    进给速度规划工业机器人关节运动学约束NURBS双向速度扫描

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    基于改进DWA算法的移动机器人避障研究

    王超梅瑛张溢赵匡清...
    92-96页
    查看更多>>摘要：传统窗口动态法(DWA)在运行过程中,机器人会与障碍物发生相切现象,且此时运行速度和角速度会发生突变,不利其长期安全、稳定的运行.针对这一现象,提出了一种基于两直线相交的方法用以改进DWA算法.首先利用速度传感器测出障碍物的移动速度,然后基于该障碍物的移动速度模拟其在预测时间内的轨迹,并将该障碍物的模拟轨迹与预测时间内机器人的模拟轨迹进行对比,最后基于两直线位置关系设计评价函数,进而规划出最合适的行驶路径.在MATLAB 2020a环境中进行多组仿真试验对比表明,改进算法后的机器人运行轨迹更加安全,运行过程更加平稳,有助于提高机器人的安全性和使用寿命.

    DWA算法直线相交法速度传感器距离评价函数

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    二维未知环境下移动机器人二次规划避障路径控制

    罗丽霞常金勇
    97-101,108页
    查看更多>>摘要：当前移动机器人在二维未知环境中的避障与路径规中,采用一次规划策略,会导致控制算法收敛速度较慢、路径规划能力较弱,运行效率过低等问题,为此提出二维未知环境下移动机器人二次规划避障路径控制方法.使用栅格法描述移动机器人的未知工作环境,在栅格地图上对其移动避障路径进行初步规划,将所有初步规划的避障路径作为蚁群算法二次规划问题的初始解;考虑机器人在转弯和平坦路面上的运动状态对路径的影响,将其作为二次规划的约束条件,以保证在未知环境下,生成的控制路径符合机器人的运动能力和限制;通过蚂蚁的移动和信息素的更新来逐步优化路径,直到找到最优的避障控制路径.实验结果表明:该方法具有较高的收敛速度、搜索效率及路径规划能力.

    未知环境移动机器人路径规划栅格法运动状态分析蚁群算法

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    电缆沟检测机器人软体机械臂结构设计和运动学分析

    柏仓邱刚陈杰谭笑...
    102-108页
    查看更多>>摘要：采用机器人代替人工对电缆沟进行定期巡检是提高检测效率的有效方法.目前电缆沟检测机器人缺少近距离探测电缆的柔性机械臂,现有连续体机械臂存在运动范围有限、刚度低等缺陷.为此提出一种将刚性关节与变刚度连续体手臂相结合的软体机械臂构型.首先通过分析电缆沟的特点确定了机械臂的基本构型;然后详细设计了机械臂的升降关节、俯仰关节、横滚关节、变刚度连续体手臂及其驱动机构.连续体手臂采用气囊挤压阻塞片的结构,期望实现手臂的变刚度,提升承载力;接着采用D-H分析方法建立了机械臂的运动学模型,进行了运动学仿真.运动学仿真结果验证了所建模型的正确性,操作空间分析结果表明机械臂末端运动空间能够完整覆盖整个电缆沟.最后,根据本研究设计的机械臂结构研制了机械臂实物样机,通过变刚度实验验证了连续体手臂的变刚度能力;通过将机械臂置于电缆沟环境中运动,表明连续体手臂能够很好地伸入电缆之间狭小的空间中.

    电缆沟连续体机器人变刚度软体机器人气囊绳索驱动

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    ISSA算法在加油机器人动力学参数辨识中的应用

    娄宇轩倪艳光潘若鸣刘玉...
    109-113,120页
    查看更多>>摘要：为了提高加油机器人动力学参数的辨识精度,提出了一种多策略改进的麻雀搜索算法(ISSA)用于加油机器人动力学参数辨识.改进的方法包括使用改进的Logistic映射初始化种群,增强种群多样性;动态调整比例系数,优化发现者和跟随者数量;在发现者位置更新公式中加入基于当前迭代次数的扰动因子并引入基于柯西变异和Tent扰动的新扰动策略,保持种群多样性并防止算法陷入局部最优.经QFB100协作臂参数辨识实验验证,改进的麻雀搜索算法在加油机器人动力学参数辨识中展现出优越的性能,为加油机器人的运动控制和自适应能力提供了有效的支持.

    加油机器人激励轨迹优化参数辨识改进麻雀搜索算法

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