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复合材料储氢瓶疲劳仿真研究进展

复合材料科学与工程 2024年

作者：俞鸣越虞筱琛祝颖丹鲍官军陈刚浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江工业大学机械工程学院

复合材料储氢瓶具有质量轻、比强度高、可设计强等优点，被广泛应用于氢气储存运输。储氢瓶的循环充放氢导致疲劳损伤，成为复合材料储氢瓶的主要失效模式之一。因此，研究复合材料储氢瓶的疲劳失效行为，开展疲劳寿命预测分析具有重要... 详细信息

复合材料储氢瓶具有质量轻、比强度高、可设计强等优点，被广泛应用于氢气储存运输。储氢瓶的循环充放氢导致疲劳损伤，成为复合材料储氢瓶的主要失效模式之一。因此，研究复合材料储氢瓶的疲劳失效行为，开展疲劳寿命预测分析具有重要的理论和工程应用价值。综述了近年来国内外在复合材料储氢瓶疲劳有限元分析方面的研究进展，介绍了储氢瓶疲劳失效理论，归纳了储氢瓶疲劳寿命预测研究方法以及储氢瓶主要结构参数对疲劳寿命的影响，最后对复合材料储氢瓶疲劳仿真的未来发展趋势进行了展望。

关键词：复合材料储氢瓶疲劳失效有限元分析寿命预测

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计及动态负载的气动肌肉驱动器迟滞模型

高技术通讯 2022年第4期32卷 430-440页

作者：陈志培谢贤铨陶志成朱李垚鲍官军浙江工业大学机械工程学院杭州310023

气动人工肌肉是一种新型的柔顺性驱动器,但由于采用硅胶等非线性材料而存在明显的迟滞现象,并且其滞环参数随着负载的不同而变化。本文基于广义Prandtl-Ishlinskii迟滞模型,引入气动肌肉的负载参数,建立了计及动态负载的迟滞模型Load-de... 详细信息

气动人工肌肉是一种新型的柔顺性驱动器,但由于采用硅胶等非线性材料而存在明显的迟滞现象,并且其滞环参数随着负载的不同而变化。本文基于广义Prandtl-Ishlinskii迟滞模型,引入气动肌肉的负载参数,建立了计及动态负载的迟滞模型Load-dependent generalized Prandtl-Ishlinskii(LGPI)。在0~100N的负载范围内进行实验,验证了该模型能较好地描述气动肌肉在动态负载作用下的不对称迟滞特性,其滞环回路位置误差最大不超过1mm。将LGPI模型的逆作为PID控制的前馈环节,以控制气动肌肉驱动的机械单指灵巧手手指,在不同负载下进行角度跟踪实验。与无前馈的PID控制实验结果对比分析表明,增加基于LGPI模型的前馈环节能提高控制系统的响应速度和控制精度。

关键词：灵巧手气动肌肉 Prandtl-Ishlinskii 迟滞动态负载

机械臂关节空间轨迹的累积非支配赋值NSGA-Ⅱ算法规划

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机械设计与制造 2022年第9期379卷 300-304页

作者：朱永强鲍官军义乌工商职业技术学院机电信息学院浙江义乌322000 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

为了对机械臂运动轨迹的能耗、时间和冲击进行综合优化,提出了基于累积非支配赋值NSGA-Ⅱ算法的多目标优化方法。对七自由度冗余机械臂的实物及模型进行了介绍,以机械臂到达各给定轨迹点的时间为优化参数,以减少机械臂轨迹的能耗、时耗... 详细信息

为了对机械臂运动轨迹的能耗、时间和冲击进行综合优化,提出了基于累积非支配赋值NSGA-Ⅱ算法的多目标优化方法。对七自由度冗余机械臂的实物及模型进行了介绍,以机械臂到达各给定轨迹点的时间为优化参数,以减少机械臂轨迹的能耗、时耗和冲击为目标建立了多目标优化模型。对传统NSGA-Ⅱ算法进行了缺陷分析,引入了累积非支配赋值的选择方法和自适应模拟交叉二进制算子,从而提高染色体的多样性和特殊性。给定6个轨迹点进行仿真验证,结果表明:累积非支配赋值NSGA-Ⅱ算法得到的Pareto解集优于传统NSGA-Ⅱ算法的Pareto解集,以时间最少为例给定了规划的关节空间轨迹,该轨迹满足设定的角度约束、角速度约束、角加速度约束,可以应用于实际工作。

关键词：机械臂轨迹规划多目标优化累积非支配赋值自适应SBX算子染色体特异性

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基于广义刚度的多指手抓持稳定性分析

高技术通讯 2022年第3期32卷 303-313页

作者：谢贤铨陈志培陶志成胥芳鲍官军浙江工业大学机械工程学院杭州310023

近年来,仿人灵巧手成为热门的研究方向,大量学者对灵巧手抓持稳定性进行了研究。刚度是影响灵巧手抓持稳定的一个重要因素,本文基于旋量理论综合研究了灵巧手关节刚度和接触刚度与扰动力作用下的被抓持物体位姿变化的关系,在旋量空间中... 详细信息

近年来,仿人灵巧手成为热门的研究方向,大量学者对灵巧手抓持稳定性进行了研究。刚度是影响灵巧手抓持稳定的一个重要因素,本文基于旋量理论综合研究了灵巧手关节刚度和接触刚度与扰动力作用下的被抓持物体位姿变化的关系,在旋量空间中得出了广义刚度。并针对扰动力造成的软指与物体间的滚动情况,提出了一种等效接触切向刚度的方法。在广义刚度的基础上提出了扰动力椭球的概念,并以此定义了一种抓持稳定性指标。最后,设计了一个三指灵巧手对建立的理论模型进行了实验验证,证明了理论模型的有效性。

关键词：关节刚度接触刚度灵巧手抓持稳定性扰动力

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气动柔性五自由度手指的神经网络控制

中国机械工程 2008年第23期19卷 2855-2859页

作者：徐生鲍官军张立彬杨庆华浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310032 浙江工商职业技术学院宁波315012

基于气动柔性弯曲关节和球关节,设计了仿人类大拇指的五自由度气动柔性手指,通过对手指运动的分析,建立了手指控制模型。根据BP神经网络算法对手指进行控制,通过位置控制网络层计算驱动气压,并作为下层网络的输入,驱动器控制网络层控制... 详细信息

基于气动柔性弯曲关节和球关节,设计了仿人类大拇指的五自由度气动柔性手指,通过对手指运动的分析,建立了手指控制模型。根据BP神经网络算法对手指进行控制,通过位置控制网络层计算驱动气压,并作为下层网络的输入,驱动器控制网络层控制数字比例阀的输入电压来控制手指的驱动气压,实现对手指的控制。系统仿真和实验结果表明,该算法能很好地实现手指运动的精确控制。

关键词：五自由度气动手指神经网络控制

气动柔性驱动器及其在灵巧手中的应用研究综述

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中国机械工程 2008年第23期19卷 2891-2897页

作者：张立彬鲍官军杨庆华高峰浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310032

介绍了几种典型的气动柔性驱动器——McKibben型PMA、三自由度FMA、旋转型气动柔性驱动器、柔性流体驱动器和新型气动柔性驱动器FPA的研究现状,并对这5种气动柔性驱动器进行了深入的分析讨论,指出它们各自的优点和不足之处。综述了应用... 详细信息

介绍了几种典型的气动柔性驱动器——McKibben型PMA、三自由度FMA、旋转型气动柔性驱动器、柔性流体驱动器和新型气动柔性驱动器FPA的研究现状,并对这5种气动柔性驱动器进行了深入的分析讨论,指出它们各自的优点和不足之处。综述了应用典型气动柔性驱动器研制的几种气动柔性灵巧手,分析了各灵巧手的特点;结合上述几种气动柔性灵巧手,对目前该领域研究中存在的急需解决的关键性问题进行了总结分析。

关键词：气动柔性驱动器多指灵巧手数学模型智能控制

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基于气动柔性驱动器的球果采摘末端抓持器

农业机械学报 2013年第5期44卷 242-246页

作者：鲍官军张水波陈亮杨庆华浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310032

为实现球果的安全、可靠采摘,基于气动柔性驱动器(FPA)设计了球果采摘末端执行器,主要由3个FPA驱动的手指和基座构成。建立了手指指端在基座坐标系内的运动学方程,分析了末端抓持器在任意姿态下进行球果抓握的力学过程,建立了球果抓持... 详细信息

为实现球果的安全、可靠采摘,基于气动柔性驱动器(FPA)设计了球果采摘末端执行器,主要由3个FPA驱动的手指和基座构成。建立了手指指端在基座坐标系内的运动学方程,分析了末端抓持器在任意姿态下进行球果抓握的力学过程,建立了球果抓持数学模型。实验结果表明,所设计的球果采摘末端执行器可对成熟球果进行任意姿态的抓握,建立的数学模型可用于实际的采摘过程控制。

关键词：采摘机器人末端执行器气动柔性驱动器

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粘连玉米籽粒图像的自动分割方法

农业机械学报 2010年第4期41卷 163-167页

作者：荀一鲍官军杨庆华高峰李伟浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310032 中国农业大学工学院北京100083

以玉米籽粒为对象,提出了一种基于公共区域和籽粒轮廓寻找分割点的方法,实现了粘连玉米籽粒图像的自动分割。对于两个相互粘连的籽粒,在对粘连目标进行连续腐蚀—膨胀处理过程中,相互接触籽粒会形成公共区域,将公共区域与任意一个籽粒... 详细信息

以玉米籽粒为对象,提出了一种基于公共区域和籽粒轮廓寻找分割点的方法,实现了粘连玉米籽粒图像的自动分割。对于两个相互粘连的籽粒,在对粘连目标进行连续腐蚀—膨胀处理过程中,相互接触籽粒会形成公共区域,将公共区域与任意一个籽粒轮廓进行交集运算后,得到一段不封闭的曲线,曲线段的端点作为分割点,再运用Bresenham画线算法生成分割线,将这两个籽粒分离。对于大量粘连的籽粒,采用同样的方法,以"剥离"方式可将籽粒逐个分离出来。对100组粘连籽粒图像进行算法测试,分割正确率为96%,分割后的籽粒边界较为平滑,变形较小。

关键词：玉米籽粒粘连图像处理自动分割 Bresenham算法

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六自由度装配机器人的动态柔顺性控制

浙江大学学报（工学版） 2018年第1期52卷 125-132页

作者：潘立鲍官军胥芳张立彬浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310014

为了提升工业机器人装配的精确性与柔顺性,提出适合工业六自由度装配机器人的动态柔顺性控制策略,使之不仅能够实现快速高精度的参考轨迹跟踪,而且能够动态地切换到工件装配时的接触力控制,并能够保持良好的柔顺性接触力.构建机器人关... 详细信息

为了提升工业机器人装配的精确性与柔顺性,提出适合工业六自由度装配机器人的动态柔顺性控制策略,使之不仅能够实现快速高精度的参考轨迹跟踪,而且能够动态地切换到工件装配时的接触力控制,并能够保持良好的柔顺性接触力.构建机器人关节空间的标准动力学模型,并变换到末端执行器操作空间,获得操作空间的动态特性.给出该控制策略,主要包含参考轨迹给定模块、内环的轨迹跟踪控制器以及动力学参数辨识模块等.采用滑模算法设计轨迹跟踪控制器;采用阻抗滤波器,生成装配作业时末端执行器的期望运动轨迹;采用sigmoid函数设计轨迹跟踪与接触力控制的判别模块;采用最小二乘算法,设计动力学参数辨识模块.采用Lyapunov函数证明了该控制策略的大范围渐进稳定性和收敛性.基于装配实验台上进行现场装配和动态轨迹跟踪的对比性仿真实验研究.仿真实验结果表明:与典型的比例微分(PD)控制相比,动态柔顺性控制能够在较宽广的范围内实现更精确的空间轨迹跟踪和接触力柔性控制,平均相对误差可以有效地控制在-4%到+4%之内.

关键词：装配机器人柔顺性控制动态参数辨识运动轨迹跟踪阻抗滤波