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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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    RBF法在机械臂轨迹偏离控制数学模型中的应用

    陈瑞任春光何俊
    240-244页
    查看更多>>摘要：机械臂轨迹偏离控制能够使其准确达到指定位置并完成抓取任务,但在实际控制中,环境扰动因素会影响控制效果.为此,应用RBF法设计了一种新的机械臂轨迹偏离控制数学模型.建立基于机械臂的运动坐标系,求解机械臂运动学逆解,得到机械臂关节角状态.采用多机联合系统测量各个关节角的运行偏差,将偏离量代入到RBF结构中,在训练RBF网络的基础上,考虑非线性摩擦、外界扰动以及动力学模型参数等不确定性,计算补偿控制率.引入自适应调节因子控制机械臂轨迹偏离量.实验结果表明:该模型对不同关节点所处位置的辨识误差较小;不论是否存在扰动,该模型对机械臂位置跟踪控制的效果均较好,机械臂轨迹与期望轨迹重合度较高,说明其能够有效控制机械臂的轨迹偏离情况.

    RBF法机械臂轨迹偏离控制运动学逆解坐标系

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    深度级联CNN下机械手故障残差阈值超范围判定

    师晓利张楠
    245-248,253页
    查看更多>>摘要：全驱动机械手的结构采用PC机为上位机,大量的串联结构导致精准传动难度较大,适应负载能力较差.相比之下,欠驱动机械手结构更简单,可实现多于控制输入的自由度,但是,当连杆式欠驱动机械手出现故障时会产生自振,故障特征难以获取,信号残差阈值超出范围时无法精准判定.为此,研究一种连杆式欠驱动机械手故障残差阈值超范围判定方法.构建深度级联卷积神经网络,提取每组故障信号深层意义特征,计算故障信号残差值.利用连接层降维转换,使信号归一化处理.通过插值层提取机械手形状和点级别,输出故障信号预测标签.设计深度级联卷积神经网络信号观测器,跟随机械手运行实时更新数据,设置特征点残差阈值,以此为依据判定该特征点是否为故障点.实验测试结果证明:研究方法能够精准根据故障残差信号的输出判断连杆式驱动机械手的故障位置,且收敛速度较快、误差较小.

    深度级联卷积神经网络机械手故障诊断残差阈值观测器特征点

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    二连杆柔性关节机械臂轨迹跟踪控制方法

    郭新兰姚利娜
    249-253页
    查看更多>>摘要：为解决应用传统方法导致的关节角度偏差大、轨迹控制效果不佳等问题,提出一种二连杆柔性关节机械臂轨迹跟踪控制方法.先分析轨迹控制阶跃响应时间过长的原因,然后以现有柔性关节轨迹控制器为基础,引入径向基神经网络模型,最后采用拉格朗日第二类方程和系统动量守恒定理明确训练函数,构建机械臂轨迹控制器模型,以实现机械臂轨迹的控制.实验结果表明,应用所提方法进行控制时,其阶跃响应时间约为1.1s,轨迹控制偏差为0.7mm,关节调整角度误差仅为0.05rad,有效降低了阶跃响应上升时间和轨迹控制偏差,提高了对二连杆柔性关节机械臂轨迹的控制精度,具备一定应用价值.

    径向基神经网络柔性关节机械臂高斯函数拉格朗日阶跃响应时间

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    高压导线断股修补机器人构型设计及作业仿真

    蔡相男吴功平
    254-257页
    查看更多>>摘要：针对架空高压输电线路导线产生断股或散股等故障,从而产生线路安全运行问题,以500kV四分裂线路为例,着重进行了断股修补作业装置的构型研究,提出一种利用预绞丝护线条修补导线的断股修补机器人机构构型方案.依据预绞丝护线条修补工艺制定机器人作业规划,主要包括断股预处理与护线条安装作业.针对护线条安装作业,建立由作业装置、弹性护线条和柔性导线构成的仿真模型,通过作业仿真分析,得到系统的作业动态性能,验证断股修补作业的可行性.

    高压输电线路断股修补机器人构型设计作业规划预绞丝护线条作业仿真

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    机器人视觉下的视差图效果优化研究

    张京军刘松松方智立高瑞贞...
    258-262页
    查看更多>>摘要：立体匹配(Stereo Matching)算法的效果在机器人应用中至关重要.为了提高立体匹配算法效果,首先利用基于一阶差分的Sobel检测、Scharr检测和Canny检测对图像进行梯度处理,获取图像边缘,其次利用图像的边缘信息作为初始匹配代价进行立体匹配,大幅减少不必要的计算量,然后利用所提算法分别对Middlebury数据集中的图像和自采集的图像进行实验,获得立体匹配的误匹配率和匹配时间.经过实验数据对比,Sobel检测算法和BM(Boyer-Moore)算法结合的方法所得视差图速度快且精度高,效果最佳,实验证明所提方法具有明显优势,可提高立体匹配效果.

    机器视觉边缘信息双目视觉误匹配率视差图立体匹配

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    混合动力控制策略解析及模型化开发

    唐香蕉杨天赵坤林继龙...
    263-267,274页
    查看更多>>摘要：作为新能源汽车的关键部分,插电式混合动力汽车在节能减排方面发挥着很大的作用,而控制策略是其核心技术之一.为了提高混动车辆的开发效率并满足系统性能要求,以某插电式混合动力系统为样本,首先通过实验及分析,对标解析出整车控制策略,包括模式切换条件、能量管理策略、换挡机制等控制策略;然后依据整车对标策略,基于MAT-LAB/Simulink搭建整车控制策略模型,并仿真得到其经济性指标;最后将仿真结果与实验对标结果对比,进一步验证了整车控制策略及模型的准确性及实用性,从而实现了竞品车的模型化开发.

    混合动力汽车模型化开发控制策略仿真分析

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    SA-BP神经网络检测镀镍铜线圈表面粗糙度

    翁卫兵樊祉良吴坚陈灼...
    268-274页
    查看更多>>摘要：为了高效地检测镀镍矩形铜线圈的表面粗糙度,通过由工业相机、显微镜头、点光源等设备构成的硬件系统获取线圈表面图像,采用基于灰度共生矩阵的视觉检测方式,根据图像处理技术提取8个基于灰度共生矩阵的纹理特征参数,结合实际粗糙度值建立实验数据库,分析了特征参数与实际粗糙度值的变化规律;针对BP神经网络容易使权值与阈值陷入局部最优解,导致检测结果不准确等问题,采用SA算法优化了BP神经网络的初始权值与阈值,构建了SA-BP神经网络检测模型;根据训练结果,训练MSE由BP模型的0.000139降到0.000023,迭代次数降低22,说明SA-BP模型拥有更快的收敛速度与更优的网络模型;根据检测结果,检测最大误差幅度由BP模型的0.21μm降到了0.13μm,相对误差均值由5.41%降到3.45%,说明SA-BP模型具有更高的检测稳定性与准确性.

    镀镍铜线圈灰度共生矩阵粗糙度模拟退火算法BP神经网络

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    大型工业机器人运动学标定及精度补偿方法

    李博文张晓辉何煦罗敬...
    275-280页
    查看更多>>摘要：将大型工业机器人引入航天制造领域,能够实现航天装备的高精度和可靠性.为了提高机器人绝对定位精度,更好地适应航天领域产品装配需求,基于改进的D-H(MD-H)模型,提出了大型工业机器人运动学标定及精度补偿方法.首先在误差建模中加入了坐标系转换误差和靶球安装误差,建立了更为完善的标定误差模型.然后通过激光跟踪仪对末端靶球进行测量来获得实际位姿数据,并采用改进的迭代最小二乘法辨识出误差参数.最后根据计算误差对机器人进行修正与补偿,完成运动学标定过程.为验证辨识方法的有效性,以KUKA KR1000 Titan大型工业机器人为研究对象进行仿真和实验.结果表明,经过标定补偿后的机器人末端平均定位误差由1.122mm降低到0.340mm,平均定位精度提升了约70%,补偿后机器人的绝对定位精度得到明显改善.

    运动学标定MD-H模型大型工业机器人绝对定位精度改进最小二乘法位置误差补偿

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    四旋翼飞行器抗干扰轨迹跟踪控制方法研究

    孙克文刘国宁杨允权杨洁...
    281-287,292页
    查看更多>>摘要：四旋翼飞行器可以在特殊复杂的环境下运行而备受关注,由于自身具有强耦合、欠驱动及非线性等特点,保障其突发环境变化时飞行轨迹和姿态的快速调整至稳定就变得很重要.首先对四旋翼飞行的中低空范围内风场进行研究,将风扰因素模型化并引入四旋翼系统模型中.其次四旋翼自身采用内外双闭环的控制架构,在位置外环和姿态内环框架内分别设计了全新的位置滑模控制器和姿态双闭环滑模控制器.在位置滑模控制器设计中提出一种带有鲁棒项的指数趋近律以实现外界环境干扰下飞行器对目标轨迹的准确跟踪.在设计姿态滑模面时加入了对姿态角跟踪误差值的积分项以提高四旋翼系统的鲁棒性.最终通过Matlab/Simulink数值仿真手段进行与传统滑模控制的对比仿真实验,检验了这里的控制方法具有更好的轨迹跟踪性能和鲁棒性.

    四旋翼飞行器轨迹跟踪滑模控制器设计指数趋近数值仿真

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    改进RRT算法的机械臂路径规划

    江韩晁永生周江林李纯艳...
    288-292页
    查看更多>>摘要：针对传统快速扩展随机树(RRT)算法在机械臂避障路径规划时存在搜索效率低、随机性大的问题,提出一种改进RRT算法.该算法结合双向RRT算法和目标偏置RRT算法的优点,并在随机树扩展过程中设置虚拟目标点和改变步长.由于RRT算法规划的路径存在冗余节点多的问题,利用双向删除取最短路径的方法对避障路径中的冗余节点进行删除,最后利用三次B样条曲线对避障路径进行平滑处理.仿真结果表明,改进RRT算法在扩展时间、路径长度和扩展节点数均优于双向RRT算法和目标偏置RRT算法,对路径中冗余节点删除和平滑处理的有效性.

    快速扩展随机树机械臂变步长虚拟目标点冗余节点三次B样条

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