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机器人TIG焊接的焊缝形貌遗传神经网络预测

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制造业自动化 2022年第7期44卷 86-90页

作者：吴月玉张弓林群煦侯至丞杨文林广州中国科学院先进技术研究所广州511458 五邑大学轨道交通学院江门529020

焊缝形貌特征是评价机器人焊接质量的重要指标,针对TIG焊接过程中焊缝形貌难以预测和检测精度低的问题,提出一种通过遗传算法GA优化反向传播神经网络BP参数的焊缝形貌预测方法(GA-BP)。采用GA的全局寻优能力帮助BP神经网络快速找到初始... 详细信息

焊缝形貌特征是评价机器人焊接质量的重要指标,针对TIG焊接过程中焊缝形貌难以预测和检测精度低的问题,提出一种通过遗传算法GA优化反向传播神经网络BP参数的焊缝形貌预测方法(GA-BP)。采用GA的全局寻优能力帮助BP神经网络快速找到初始权值和阈值的最优解,可提高模型的收敛速度与预测精度。利用TIG焊接的实验数据对焊缝的几何特征如正面高度FH、正面宽度FW、背面高度BH和背面宽度BW等进行预测。结果表明:GA-BP模型预测的FH、FW、BH、BW的平均绝对百分比误差分别为44.843%、5.658%、17.332%、8.097%,决定系数分别为0.849、0.912、0.556、0.950,较之于传统BP神经网络,其泛化能力更强,预测精度更高,FH、FW、BH、BW的平均绝对百分比误差分别减小了39.527%、1.269%、2.646%、1.634%,为TIG焊接的工艺参数调优提供了理论基础,具有一定的实际应用价值。

关键词：焊接机器人工艺参数遗传算法神经网络

基于模糊自适应和优化阻抗的双机器人力/位主从协同控制方法

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工程科学与技术 2020年第4期52卷 226-234页

作者：曹学鹏包翔宇张弓侯至丞徐征长安大学工程机械学院陕西西安710064 广州中国科学院先进技术研究所广东广州511458

多机器人协同作业广泛用于多机协同搬运、冲压、焊接等领域,具有更高的精度,更灵活的工况执行能力。协同系统的插补算法与力/位控制性能共同决定了协同作业的轨迹平滑性和稳定性,也直接影响着系统的承载性能与作业质量。作者针对双机器... 详细信息

多机器人协同作业广泛用于多机协同搬运、冲压、焊接等领域,具有更高的精度,更灵活的工况执行能力。协同系统的插补算法与力/位控制性能共同决定了协同作业的轨迹平滑性和稳定性,也直接影响着系统的承载性能与作业质量。作者针对双机器人协同搬运过程中的力/位控制技术展开了研究。首先,分析了双机器人协同搬运工况的夹持特征和受力状态,建立了协同搬运系统的理想数学模型。接着,依据主从机器人2阶阻尼系统的数学模型,采用双机器人主从协同控制模式,分别设计力/位控制策略;提出主机器人采用基于理想位置的优化模糊自整定位置控制,从机器人采用基于主机器人位置偏差的优化细菌觅食算法的阻尼控制,进行控制模块的设计工作。然后,在MATLAB中编译了细菌觅食算法主体及其代价函数,在Simulink中搭建控制系统。最后,对整个控制器模块进行联合仿真,仿真结果如下:主机器人的最大位置误差缩小到1.53 mm,从机器人的最大力误差缩小到0.038 N。从机器人追踪主机器人的位置误差控制在0.18 mm内,且从机器人可在0.2 s内快速修正主从速度偏差。仿真结果表明:相比常规PD控制,本文所述控制方法可减少约40%的最大追踪误差,且有效消除了力追踪过程中的过零振荡现象,提高了系统的实时追踪动态性能。

关键词：双机器人协同搬运位置控制阻尼控制模糊自适应细菌觅食算法(BFA)

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被动行走机器人变路况切换控制

控制与决策 2011年第8期26卷 1203-1208页

作者：刘丽梅田彦涛李建飞侯至丞黄孝亮吉林大学通信工程学院长春130025 吉林财经大学应用数学学院长春130117 吉林大学

针对路面坡度变化后,如何使被动行走机器人在有限时间内只需一步即可完成低能耗的行走模式转换问题,提出一种控制策略.首先基于胞映射思想,提出了估计机器人稳定行走初始状态的变胞胞映射法;然后利用Lyapunov稳定性理论和鲁棒控制思想,... 详细信息

针对路面坡度变化后,如何使被动行走机器人在有限时间内只需一步即可完成低能耗的行走模式转换问题,提出一种控制策略.首先基于胞映射思想,提出了估计机器人稳定行走初始状态的变胞胞映射法;然后利用Lyapunov稳定性理论和鲁棒控制思想,设计了变路况切换控制算法.该算法既能实现不同坡度路面上稳定行走模式的转换,又能提高转换过程的鲁棒性.仿真结果验证了所提出算法的有效性.

关键词：被动行走机器人切换控制变胞胞映射有限时间极限环

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输入饱和约束下多智能体的有限时间一致

控制理论与应用 2020年第11期37卷 2391-2397页

作者：孙新勇吴杰侯至丞张弓杨文林韩彰秀华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广州中国科学院先进技术研究所广东广州511458

为解决多智能体系统在有限时间跟踪控制过程中受输入饱和影响的问题,本文研究了输入饱和约束下的二阶线性多智能体系统的有限时间一致和跟踪控制.首先在无向通信拓扑下,利用齐次函数,设计了基于单饱和函数的有限时间一致和跟踪控制器.然... 详细信息

为解决多智能体系统在有限时间跟踪控制过程中受输入饱和影响的问题,本文研究了输入饱和约束下的二阶线性多智能体系统的有限时间一致和跟踪控制.首先在无向通信拓扑下,利用齐次函数,设计了基于单饱和函数的有限时间一致和跟踪控制器.然后,应用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论等方法证明了控制算法的稳定性.最后,给出了能够使多智能体系统实现有限时间一致和跟踪的充分条件.仿真结果验证了当系统存在输入饱和约束时,控制器能使多智能体在有限时间内完成跟踪任务.

关键词：有限时间收敛输入饱和多智能体一致性跟踪控制

融合模糊逻辑与极限梯度提升树的焊接机器人MAG焊特征参数定性预测

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融合模糊逻辑与极限梯度提升树的焊接机器人MAG焊特征参数定性预测

基于级联长短期记忆神经网络的轴承复合故障预测

2021中国自动化大会——中国自动化学会60周年会庆暨...

作者：吴月玉张弓林群煦侯至丞徐征徐群华张雨航广州中国科学院先进技术研究所五邑大学轨道交通学院

焊缝宽度是焊接机器人MAG焊质量的重要特征参数,寻求最优的焊接工艺参数以获得期望焊缝质量是MAG焊的研究热点。提出一种融合模糊逻辑与极限梯度提升树的预测方法,从而定性预测焊缝宽度。最后采用20组实验数据对所建立的定性预测模型进... 详细信息

焊缝宽度是焊接机器人MAG焊质量的重要特征参数,寻求最优的焊接工艺参数以获得期望焊缝质量是MAG焊的研究热点。提出一种融合模糊逻辑与极限梯度提升树的预测方法,从而定性预测焊缝宽度。最后采用20组实验数据对所建立的定性预测模型进行验证分析。结果表明,该模糊极限梯度提升树模型可正确预测19组数据,准确率达到95%。表明了文中所提出的预测方法对焊接特征参数定性预测的有效性。

关键词： MAG焊接特征参数预测模糊逻辑 XGBoost

来源： cnki会议评论

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控制与信息技术 2022年第1期 71-78页

作者：江旭耀林群煦侯至丞张弓张金越杨根五邑大学轨道交通学院广东江门529020 广州先进技术研究所广东广州511458 中国科学院大学北京100086 广东技术师范大学广东广州510665

当前对轴承进行健康度评估和剩余寿命预测时通常采用共振解调、包络分析等方法,但仍存在健康度提取困难、故障预测种类单一、缺乏可靠模型等问题。针对这些不足,文章提出一种基于级联长短期记忆(LSTM)神经网络轴承复合故障预测的方法,... 详细信息

当前对轴承进行健康度评估和剩余寿命预测时通常采用共振解调、包络分析等方法,但仍存在健康度提取困难、故障预测种类单一、缺乏可靠模型等问题。针对这些不足,文章提出一种基于级联长短期记忆(LSTM)神经网络轴承复合故障预测的方法,其通过两级级联LSTM神经网络实现轴承的健康度评估和剩余寿命预测。文中采用西安交通大学的轴承数据集进行实验对比,结果表明,相比共振解调法,采用本方法在单一故障数据的健康度评估中,健康度曲线的单调性、鲁棒性和趋势性综合评价指标分别提升了12%、24.8%和5%;在复合故障数据的健康度评估中,综合评价指标提升了15.1%;并根据健康度评估曲线实现了剩余使用寿命预测,证明了该方法在健康度评估和剩余寿命预测方面的有效性。

关键词：神经网络长短期记忆复合故障剩余使用寿命预测性维护

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多障碍环境下机械臂避障路径规划

计算机集成制造系统 2021年第4期27卷 990-998页

作者：陈满意张桥张弓梁济民侯至丞杨文林徐征王建武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 广州中国科学院先进技术研究所广东广州511458 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

为提高协作机器人在多障碍环境下的避障路径规划的成功率和效率,针对机械臂和障碍物提出碰撞检测方法,并提出低振荡人工势场—自适应快速扩展随机树(ARRT)混合算法进行路径规划,机械臂先采用低振荡人工势场法进行搜索,当遇到局部极小、... 详细信息

为提高协作机器人在多障碍环境下的避障路径规划的成功率和效率,针对机械臂和障碍物提出碰撞检测方法,并提出低振荡人工势场—自适应快速扩展随机树(ARRT)混合算法进行路径规划,机械臂先采用低振荡人工势场法进行搜索,当遇到局部极小、碰撞等情况时切换成ARRT进行逃离,直至到达目标点。另外,为了在每个步长都取得最优的逆运动学关节角,保证前后步长对应关节角度值变化的连续性,提出最短行程逆解算法。为了提高规划后的路径质量,提出一种冗余路径节点删除策略,并使用四次贝塞尔曲线对路径进行拟合。经过仿真分析,机械臂在多障碍环境下对于环境复杂度的适应性强,路径搜索成功率高于经典算法,其平均路径搜索时间相比于经典RRT算法从26.1 s下降到3.6 s,算法搜索成功率和效率都得到显著改善。

关键词：协作机器人机械臂避障路径规划低振荡人工势场法自适应快速扩展随机树法

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慢波组件管壳冷挤压设计与实验研究

真空科学与技术学报 2017年第7期37卷 699-704页

作者：李冰清潘运平张弓侯至丞王卫军韩彰秀武汉理工大学机电工程学院武汉430070 广州中国科学院先进技术研究所广州511458

针对常规慢波组件管壳冷挤压过程中,压力和变形量难以精确测量的问题,提出了一种新型慢波组件冷挤压装置。采用三个长度略大于管壳的压爪周向均布,应用伺服电机自动加载控制压爪进给量,使用压力传感器和位移传感器实时监控测量挤压过程... 详细信息

针对常规慢波组件管壳冷挤压过程中,压力和变形量难以精确测量的问题,提出了一种新型慢波组件冷挤压装置。采用三个长度略大于管壳的压爪周向均布,应用伺服电机自动加载控制压爪进给量,使用压力传感器和位移传感器实时监控测量挤压过程中滑套推力与管壳形变。对其传动过程进行了分析计算,得到滑套受推力与管壳形变之间的理论关系,并进行有限元仿真与冷挤压实验研究,三者结果一致性较高,可知该方案具有一定的实际应用价值。

关键词：慢波组件管壳冷挤压压力与变形测量

基于深度循环神经网络的协作机器人动力学误差补偿

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工程科学学报 2021年第7期43卷 995-1002页

作者：徐征张弓汪火明侯至丞杨文林梁济民王建顾星广州中国科学院先进技术研究所机器人与智能装备中心广州511458 中国地质大学机械与电子信息学院武汉430074

由于协作机器人的结构比普通工业机器人更为轻巧,一般动力学模型所忽略的复杂特性占比较大,导致协作机器人的计算预测力矩误差较大.据此提出在考虑重力、科里奥利力、惯性力和摩擦力等的基础上,采用深度循环神经网络中的长短期记忆模型... 详细信息

由于协作机器人的结构比普通工业机器人更为轻巧,一般动力学模型所忽略的复杂特性占比较大,导致协作机器人的计算预测力矩误差较大.据此提出在考虑重力、科里奥利力、惯性力和摩擦力等的基础上,采用深度循环神经网络中的长短期记忆模型对自主研发的六自由度协作机器人动力学模型进行误差补偿.在实验中采用优化后的基于傅里叶级数的激励轨迹驱动机器人运动,以电机电流估算关节力矩,获取的原始数据用来训练长短期记忆模型(LSTM)补偿网络.网络的训练结果和评价指标为预测力矩相比实际力矩的均方根误差.计算与实验结果表明,补偿后的协作机器人动力学模型对实际力矩具有更好的预测效果,各轴预测力矩与实际力矩的均方根误差相比于未补偿的传统模型降低了61.8%至78.9%不等,表明了文中所提出补偿方法的有效性.

关键词：协作机器人动力学模型模型误差补偿循环神经网络长短期记忆模型