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期刊信息/Journal information
机械设计与制造
机械设计与制造

张义民

月刊

1001-3997

mdm1963@163.com

024-86899120

110032

沈阳市北陵大街56号

机械设计与制造/Journal Machinery Design & Manufacture北大核心CSTPCD
查看更多>> 本刊为月刊，1963年创刊，中文核心期刊，中国期刊方阵双效期刊，中国科技核心期刊，国内外公开发行。期刊为大16开国际版本，彩色塑封封面，每期发行量万余册，读者人数超百万。几十年来多次受到国家机械部、中国机械工程学会、新闻出版局、科委等主管部门的表奖，是我国机械行业最有影响的专业刊物之一。
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    管道外壁爬行机器人设计与实验

    端木希睿郑华栋刘晓丽陈鹿民...
    194-198页
    查看更多>>摘要：以石油输送管道焊接作业需求,提出一种用于管道外壁爬行的新型轮式机器人行走机构,能够躲避管道下方支撑柱、管道过弯.采用水平布置的全向轮和预紧弹簧组成的悬挂机构,过弯时弹簧适应弯道轮廓;机器人几何中心竖直安装了全向轮,行走时进行动态姿态调整.根据三维模型制作了物理实验样机,通过手动单轴电机控制实验证明了结构的可行性,同时得出机器人通过管道弯道的条件,即行走速度保持在0.4m/s以上,通过惯性越过焊缝,并修正碰撞后姿态,几何中心全向轮持续转动保持平衡.仿真分析了机器人全向轮和焊缝碰撞后的姿态及补偿修正问题,构件模型验证了实验中提高爬行速度机器人通过焊缝现象.

    管道机器人轮式机器人全向轮外壁机器人外管道爬行

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    微型管道柔性清障机器人运动学分析与仿真

    宁盼丁问司
    199-203,209页
    查看更多>>摘要：针对微小弯曲管道中障碍难以清除的问题,设计了适用于直径在(12～25)mm的微型管道柔性清障机器人,采用微型步进电机驱动与蠕动结构结合方式,实现机器人在微小管道中蠕动运动.在介绍管道机器人原理和结构基础上,对机器人进行了力学特性分析,其负载能力可达13.4N,并对前后柔性支撑结构进行了有限元分析,验证了柔性支撑结构的可靠性.以ADAMS对管道机器人进行虚拟样机建模和仿真,研究结果表明该机器人可通过内径为12mm的弯曲管道.

    微型管道机器人清障柔性体仿真分析

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    四模块可变形机器人转向性能评价体系构建

    王相鑫李延斌常健王聪...
    204-209页
    查看更多>>摘要：四模块可变形机器人具备多种构型与多种转向方式,种类繁杂的构型与运动方式导致分析工作较为复杂.针对因结构与运动复杂产生的巨大的工作量的问题,进行四模块变形机器人转向性能评价指标的相关研究使得在进行构型选择与运动分析时更具有针对性.通过运动学与动力学相关知识,结合机器人结构特点与运动原理,对四模块可变形机器人进行动力学建模,并以此为依据建立完整的四模块可变形机器人转向数学模型.通过分析四模块可变形机器人转向数学模型,确定机器人在进行转向运动时的性能评价指标,进而建立完整的转向性能评价体系.通过理论与实验相对比,对转向数学模型中的各性能指标进行验证确认其实用性及有效性.

    履带构型可变形机器人转向评价

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    排球拦网机器人扣球运动轨迹实时跟踪研究

    韩盼星莫双瑗
    210-213,219页
    查看更多>>摘要：为解决拦网机器人在不同速度运动下出现距离偏差大和角度偏差等问题,提出排球拦网机器人避障及运动轨迹实时跟踪方法研究,对拦网机器人的运动轨迹进行实时跟踪.首先对拦网机器人的机械结构进行分析,根据其运动特点进行拦网机器人运行学分析;在拦网机器人上加装声呐传感器,对球体进行检测,根据其检测结果完成排球拦网机器人的运动规划;在此基础上,构建拦网机器人运动轨迹跟踪模型,利用该模型对拦网机器人的运动轨迹实时跟踪.实验结果表明:采用所提方法可提升运行轨迹跟踪精度,且不同速度运动状态下的距离偏差和角度偏差均较小,证明了所提方法的有效性.

    拦网机器人运动路径实时跟踪拦网机械臂障碍物预测

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    遗传算法优化打孔机器人轨迹规划

    王君曾顺麒汪泉姜荣俊...
    214-219页
    查看更多>>摘要：目的是为了研究打孔机器人加工时的轨迹规划,打孔过程中有两段轨迹需要进行轨迹规划,分别是打孔阶段和进给阶段,两个阶段中主要研究的是进给阶段的轨迹规划,方法上提出了一种基于遗传算法的轨迹规划,将进给阶段轨迹模型转化为TSP模型,采用最小圆算法区分大小区域TSP模型.大区域的TSP模型可以分解为多个小区域的TSP模型,则首先采用遗传算法进行小区域TSP轨迹规划,第一步进行编码初始化种群样本,第二步求出每个个体适应度,第三步进行选择操作,交叉操作,变异操作,如果达到最大迭代次数则输出最优个体,否则返回第三步进行循环.利用暴力穷举法优化小区域模型.大区域TSP模型轨迹规划可以分解为多个小区域模型轨迹规划的累加.通过仿真实现进行验证.结果表明,利用遗传算法下轨迹规划完成度较好.结论是利用遗传算法优化后的轨迹规划对比传统轨迹规划效果好,适用范围广.

    最小圆算法暴力穷举法遗传算法小区域TSP模型大区域TSP模型轨迹规划

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    一种残差网络辅助的驾驶员视线定位方法

    靖丽君李长勇庄力骏
    220-223页
    查看更多>>摘要：针对目前视线定位方法在驾驶员头部姿态和光照变化时,易出现定位精度低的问题,提出了一种残差网络辅助的驾驶员视线定位方法.首先在基础的残差网络模型上,改进残差网络结构来控制参数数量,采用激活函数FReLU代替ReLU,解决负值消失的问题;其次构建数据集,预训练检测模型,利用模型对驾驶员进行人脸检测,在人脸检测基础上使用dlib库提取面部特征点并计算头部姿态;最后根据头部姿态和虹膜中心位置信息融合确定视线方向.实验结果表明该方法降低了头部运动姿态和光照变化对视线定位精度的影响,能够实现头部活动范围直径在22cm内的视线定位,视线定位误差为0.7°.

    头部姿态视线定位残差网络激活函数人脸检测

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    融合改进RRT和DWA算法的移动机器人路径规划

    刘紫燕张杰袁浩梁静...
    224-229页
    查看更多>>摘要：针对传统局部路径规划存在非全局最优、易陷入困境、导航效率低等问题,这里提出了一种将改进RRT(Rapidly-Exploring Random Trees)算法和动态窗口法融合的算法.首先优化基本RRT算法的采样策略,使用三次贝塞尔曲线平滑所生成的全局路径.然后改进DWA(Dynamic Window Approach)算法的轨迹评价函数,构造路径最优的目标函数,以保证路径规划最优,从而提高移动机器人的避障性能.最后使用ROS(Robot Operating System)平台进行仿真验证,实验结果表明,与A*-DWA和Dijkstra-DWA相比,所提出算法在复杂环境下路径长度更短、路径质量更优,行进时间明显减少,移动机器人的平均速度较A*-DWA算法提高了约16.8%,证明了算法的有效性和实用性.

    移动机器人局部路径规划RRT算法贝塞尔曲线动态窗口法

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    机械臂轨迹的非支配排序高斯粒子群多目标优化

    刘祎
    230-234页
    查看更多>>摘要：为了减少机械臂的运行时间、能耗和冲击,提出了基于非支配排序高斯粒子群算法的机械臂轨迹多目标优化方法.以PUMA560机械臂为研究对象,根据需要设置了笛卡尔空间必经点,点与点之间使用5次多项式作为轨迹基元.以点与点之间的运行时间为优化参数,以运行时间、能耗、冲击最小为目标建立了多目标优化函数.将非支配排序融入到粒子群算法中,并对最优粒子施加高斯扰动得到其邻域,使用最优粒子邻域对粒子更新进行引导,有效提高了粒子群算法的多样性,从而提出了非支配排序高斯粒子群算法.使用此算法对多目标模型进行求解,经验证经过优化,运行时间比优化前减少了7.68%,总能耗减少了39.24%.脉动冲击减少了42.64%,充分说明了这里优化方法的有效性.

    机械臂关节空间轨迹多目标最优高斯粒子群算法非支配排序

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    移动机器人激光SLAM导航定位方法研究

    张彦陈学京肖献强王家恩...
    235-240页
    查看更多>>摘要：为了提高激光SLAM导航定位的实时性和稳定性,采用自适应阈值法、迭代适应点以及最小二乘法结合直线度的方法提取局部地图中的特征线段和全局地图中的线段,通过特征线段匹配进行初始定位.利用惯性导航位姿推算结合地图匹配的方法进行动态定位,获得机器人的实时位姿.同时,采用动态重定位的方法进行重定位,提高了移动机器人对工作环境的适应能力和可靠性.实验表明,基于地图匹配的导航定位算法的定位精度在±40mm以内,定位的时间不大于0.03s,可以较好地满足机器人的实际导航需求.

    激光导航特征线段线段匹配地图匹配

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    四自由度冗余驱动并联机器人的结构优化算法

    李袁刘海平王嘉恒
    241-247,252页
    查看更多>>摘要：针对平移和旋转混合的四自由度冗余驱动并联机器人(RAPM)结构,提出了通过增加运动约束来实现冗余驱动的优化算法.通过推导RAPM的齐次雅可比矩阵,将末端执行器(EE)上三个点的广义速度映射到关节速度,在此基础上建立RAPM的结构优化算法,减少了末端执行器(EE)的自由度.最后采用基于雅可比矩阵的优化算法,对基于连杆-凸轮机构的RAMP连杆尺寸进行了优化,结果表明该优化算法对在对该类型的RAMP的尺寸优化设计是有效的,该设计方法具有一定的通用性.

    冗余驱动并联机器人连杆凸轮机构雅可比矩阵优化算法

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