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基于遗传算法的直驱SCARA机器人臂长优化设计

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机器人 2021年

作者：刘吉柱章晓旗沈琪潘明强王阳俊孙立宁苏州大学

当前SCARA(selective compliance assembly robot arm)机器人关节驱动链过长，无法满足电子芯片等制造行业高速高精度的要求。为此，提出了一种直驱式SCARA机器人，代替传统伺服电机+减速器的驱动方式，结构简单，消除了中间传动环节。... 详细信息

当前SCARA(selective compliance assembly robot arm)机器人关节驱动链过长，无法满足电子芯片等制造行业高速高精度的要求。为此，提出了一种直驱式SCARA机器人，代替传统伺服电机+减速器的驱动方式，结构简单，消除了中间传动环节。同时针对直驱关节转矩脉动较大从而影响机器人端部稳定性的问题，提出了一种优化设计方法，对机器人的结构参数进行了优化。在确定了SCARA机器人最大运动范围之后，分别建立了速度评价函数和刚度评价函数，以速度、刚度性能函数为适应性函数，采用多目标遗传算法对臂长进行优化。臂长优化前后的实验对比显示，优化前关节联合速度最大为3.9 m/s，优化后关节联合速度最大为4.6 m/s，有较大的提升；通过仿真发现，在末端载荷相同的情况下，优化后的形变量更小；优化前重复定位精度为±0.0105 mm，较之传统SCARA机器人的重复定位精度已有一定提升，优化后重复定位精度进一步提高为±0.009 mm。通过仿真与实验验证，遗传算法优化能有效解决SCARA机器人端部稳定性问题，且能明显提升机器人关节运动速度。

关键词：直驱 SCARA机器人遗传算法臂长优化

基于遗传算法的直驱SCARA机器人臂长优化设计

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振动．测试与诊断 2023年第1期43卷 59-66,197,198页

作者：刘吉柱王淑浩章晓旗沈琪潘明强王阳俊孙立宁苏州大学机电工程学院苏州215131

由于选择顺应性装配机器手臂(selective compliance assembly robot arm,简称SCARA)机器人关节驱动链过长,无法满足电子芯片等制造行业高速、高精度的要求,因此提出了一种直驱SCARA机器人,其特点是结构简单、消除了中间传动环节,代替了... 详细信息

由于选择顺应性装配机器手臂(selective compliance assembly robot arm,简称SCARA)机器人关节驱动链过长,无法满足电子芯片等制造行业高速、高精度的要求,因此提出了一种直驱SCARA机器人,其特点是结构简单、消除了中间传动环节,代替了传统的伺服电机加减速器驱动的方式。同时,针对直驱关节转矩脉动较大、影响机器人端部稳定性的问题,提出了一种优化和设计思路,对于机器人的整体结构和参数进行了优化。在确定了SCARA机器人最大运动范围之后,分别建立了速度评价函数和刚度评价函数,以速度、刚度性能函数为适应性函数,采用多目标遗传算法对臂长进行优化。臂长优化前后的实验对比显示,优化前关节联合速度最大为3.9 m/s,优化后关节联合速度最大为4.6 m/s,有较大的提升。通过仿真发现:在末端载荷相同的情况下,优化后的形变量更小;优化前重复定位精度为±0.0105 mm,较之传统SCARA机器人的重复定位精度已有一定提升,优化后重复定位精度进一步提高为±0.009 mm。仿真与实验结果证明,遗传算法优化有效解决了SCARA机器人端部稳定性问题,能明显提升机器人关节运动速度。

关键词：直驱选择顺应性装配机器手臂机器人遗传算法臂长优化

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基于自适应Luenberger观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制

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电机与控制应用 2020年第4期47卷 24-29页

作者：李净净蔡一章晓旗王学士刘吉柱苏州大学机电工程学院江苏苏州215000

传统无位置传感器控制系统的位置信息处理一般采用PI调节器。针对PI调节器存在参数整定、跟踪性能差和抑制干扰能力弱等问题,提出了一种新型的自适应Luenberger观测器。利用脉振高频电流注入法(HFI)获得高频位置信号,根据电机的动力学... 详细信息

传统无位置传感器控制系统的位置信息处理一般采用PI调节器。针对PI调节器存在参数整定、跟踪性能差和抑制干扰能力弱等问题,提出了一种新型的自适应Luenberger观测器。利用脉振高频电流注入法(HFI)获得高频位置信号,根据电机的动力学方程建立Luenberger观测器并对速度、负载扰动进行观测,采用神经网络建立参数自整定的控制器取代观测器中的PID控制,实现了永磁同步直线电机(PMLSM)的无位置传感器控制。仿真结果表明,在速度变化与负载扰动同时存在的情况下,基于自适应Luenberger观测器的PMLSM控制系统的速度估算误差最大值为2×10^-3 m/s,位置估算误差最大值为-3×10^-5 rad,具有良好的跟踪性能和抗干扰性能。

关键词：永磁同步直线电机 Luenberger观测器神经网络脉振高频电流注入法无位置传感器控制

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基于吸引力势场法的机器人扰动恢复动态运动基元算法

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工程科学与技术 2025年

作者：万俊孙薇王克鸿吴洪涛章晓勇许晋玮南京理工大学材料科学与工程学院江苏理工学院汽车与交通工程学院南京航空航天大学机电学院

扰动恢复动态运动基元方法在机器人轨迹学习过程能够有效应对环境中突发扰动的介入，防止出现机器人轨迹学习运动中断或者偏离目标位置的情况，保证了机器人示教学习过程的顺利进行，对机器人自适应环境的研究至关重要。考虑到扰动恢复... 详细信息

扰动恢复动态运动基元方法在机器人轨迹学习过程能够有效应对环境中突发扰动的介入，防止出现机器人轨迹学习运动中断或者偏离目标位置的情况，保证了机器人示教学习过程的顺利进行，对机器人自适应环境的研究至关重要。考虑到扰动恢复动态运动基元方法复现示教轨迹时，存在提升轨迹位置精度功能方面的缺失问题，本文提出了一种改进的扰动恢复动态运动基元轨迹学习方法。首先，对扰动恢复动态运动基元方法在应对“停止”扰动和“移动”扰动介入的有效性进行仿真验证。然后基于上述理论基础，以四节点样条轨迹为示教轨迹，并设定示教轨迹中少数个重要位置点为型值点，以高斯内核函数的形式对虚拟势场下单个型值点处的势场能量进行表示，得到虚拟势场下的示教轨迹型值点处的总势场能量，借鉴动态运动基元方法耦合人工势场法的表达形式，进而得到其梯度函数的吸引力势场函数，最后将吸引力势场函数耦合到扰动恢复动态运动基元模型下的转换系统函数中。同时，为了避免了机器人初始时刻的速度和角速度不连续，以一阶滤波方法对耦合后的转换函数进行改进。MATLAB的仿真结果显示，所提扰动改进动态运动基元方法在应对扰动介入和提升轨迹位置精度方面的有效性。最后，搭建四自由度SCARA机器人试验平台，通过机器人LABVIEW控制系统联合MATLAB程序进行轨迹学习试验。试验结果表明，在机器人离线轨迹学习和拖动示教场景应用过程中，所提扰动改进动态运动基元方法能够有效提升学习轨迹的位置精度，同时实现了SCARA机器人末端轨迹曲线的平滑无振荡。

关键词：机器人动态运动基元扰动恢复吸引力势场函数

直接时效对电弧增材制造18Ni350马氏体时效钢组织和性能的影响

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材料工程 2025年

作者：段梦伟柏关顺郭顺王浩章晓勇黄勇彭勇周琦王克鸿南京理工大学材料科学与工程学院南京理工大学受控电弧智能增材技术工信部重点实验室特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室中国兵器科学研究院宁波分院

采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢(M350)直壁构件，通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能，研究不同时效条件(时效温度，时效时间)对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明：直接时效过程中，在Ni，Mo和Ti三种元... 详细信息

采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢(M350)直壁构件，通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能，研究不同时效条件(时效温度，时效时间)对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明：直接时效过程中，在Ni，Mo和Ti三种元素偏析的枝晶间区域发生马氏体相向奥氏体相逆转变，且随时效温度升高和时效时间延长，逆转变奥氏体尺寸与数量增加，显微硬度、屈服强度和极限抗拉强度呈现先增大后减小趋势，在530 ℃时效3 h达到峰值，分别为534HV，1600，1658 MPa，同时断后伸长率保持在13%以上。此外，电弧增材制造M350存在各向异性，在峰值时效条件下各向异性差值达到最大，屈服强度差360 MPa，极限抗拉强度差287 MPa。

关键词：电弧增材制造马氏体时效钢直接时效奥氏体逆转变各向异性

均质黏土中桩靴基础贯入阻力系数Nc的解析解

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绝经后骨质疏松症动物模型研究现状及趋势的文献计量可视化分析

工程力学 2025年第1期42卷 233-240页

作者：李大勇王召龙吴宇旗中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

自升式平台的桩靴基础需逐级预压入海床一定深度，使其承载力满足承受上部平台自重荷载及所受到的海洋环境荷载的要求。随着压入深度的增加，土体将绕过桩靴基础侧面逐渐回流至基础顶部。桩靴基础在不同压入深度处，土体的回流模式不同... 详细信息

自升式平台的桩靴基础需逐级预压入海床一定深度，使其承载力满足承受上部平台自重荷载及所受到的海洋环境荷载的要求。随着压入深度的增加，土体将绕过桩靴基础侧面逐渐回流至基础顶部。桩靴基础在不同压入深度处，土体的回流模式不同，导致基础的贯入阻力发生变化。考虑完全回流和不回流两种极端情况下的土体破坏模式，利用特征线法推导了桩靴基础贯入阻力系数Nc，采用有限元极限分析法验证了计算模型的合理性。与已发表的文献中的离心机试验数据和数值模拟结果进行对比研究，验证了所提的理论方法的准确性。研究表明：光滑基底底部形成两个左右对称的弹性楔体，随着桩靴基础基底剪应力的增加，弹性楔体体积逐渐减小，当基底剪应力达到土体抗剪强度时，弹性楔体消失。贯入阻力系数Nc随着桩靴基础基底剪应力的增加呈线性增加，土体不回流情况下的贯入阻力系数比完全回流情况下的贯入阻力系数低约20%。

关键词：桩靴基础贯入阻力系数解析解均质黏土破坏模式

来源：博看期刊评论

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中国组织工程研究 2025年第14期29卷 3070-3080页

作者：章晓云李坤健莫坚柴源黄有荣广西中医药大学附属瑞康医院骨科广西壮族自治区南宁市530011 广西中医药大学广西壮族自治区南宁市530001

背景:近年来,绝经后骨质疏松症受到社会的广泛关注,随着动物模型研究的逐渐深入,动物模型已然成为现代中医药研究的重要手段以及实验基础,因此了解动物模型的研究现状、热点及发展趋势尤为重要。目的:分析国内外绝经后骨质疏松症动物模... 详细信息

背景:近年来,绝经后骨质疏松症受到社会的广泛关注,随着动物模型研究的逐渐深入,动物模型已然成为现代中医药研究的重要手段以及实验基础,因此了解动物模型的研究现状、热点及发展趋势尤为重要。目的:分析国内外绝经后骨质疏松症动物模型的研究现状、热点及发展趋势,为后续研究提供一定的理论基础及参考依据。方法:以“主题词=绝经后骨质疏松AND主题词=鼠+兔+犬+猪+羊+猴+鱼+实验动物+动物实验”为检索式,对1999-01-01/2023-10-01在中国知网、万方数据库中的文章进行主题词检索;同时以“TS=(Postmenopausal osteoporosis)AND TS=(mouse OR mice OR rat OR rabbit OR dog OR swine OR pig OR sheep OR monkey OR fish or flies OR“laboratory animal”OR“experiment animal”)”为检索式,对1999-01-01/2023-10-01在Web of Science核心合集数据库中的文章进行主题词检索。应用Citespace软件对文献作者、机构、国家、关键词以及文献共被引量进行可视化分析。结果与结论:①分析后筛选中国知网及万方数据库共纳入1238篇文献,Web of Science核心合集数据库共纳入3419篇文献。自1999年来,该领域发文量总体呈上升趋势,研究中心性最高的是美国,发文量最高的是中国,研究中心性最高的机构为美国加利福尼亚大学。②去除与文章主题直接相关的关键词,综合共现频率及中心性,“生物力学”“左归丸”“阿仑膦酸盐”“乳腺癌”“生化指标”处于该研究领域较为核心的地位。③通过文献共被引分析,被引频次前10位的文献中有5篇文献与绝经后骨质疏松症治疗措施与临床疗效有关。④综合关键词与共被引文献分析显示,探究成骨细胞的形成以及骨形成的机制、代谢组学的作用机制、中药复方的治疗、信号通路、甲状旁腺激素治疗及硬骨素抗体治疗等方面是当下的研究热点也是未来的研究趋势。

关键词：绝经后骨质疏松症动物模型文献计量学可视化分析 CiteSpace 成骨分化代谢组学中药复方研究热点

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基于区间直觉模糊的多属性决策模型以及在投资项目评估中应用研究

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数学的实践与认识 2025年

作者：谢小军马虹薛申芳骆旗龙彩燕广州工商学院通识教育学院广东金融学院金融数学与统计学院

在风险投资中,对投资项目进行评估是其中非常重要的环节,是一个多属性决策问题.随着社会经济环境的不断发展,投资环境日渐复杂,呈现出模糊和不确定性,使得项目评估信息往往很难用精确值来表示,只能给出一个模糊的范围,因此采用区间直觉... 详细信息

在风险投资中,对投资项目进行评估是其中非常重要的环节,是一个多属性决策问题.随着社会经济环境的不断发展,投资环境日渐复杂,呈现出模糊和不确定性,使得项目评估信息往往很难用精确值来表示,只能给出一个模糊的范围,因此采用区间直觉模糊数作为评估信息可以更好地反映真实情况.本研究针对评价信息为区间直觉模糊数和评价属性权重未知情境下,构建了一种基于标准化投影测度的多属性决策模型.首先,该模型针对传统投影测度的缺陷,提出了一种新的标准化投影测度公式,其可以直接用来测度两个区间直觉模糊数向量的接近程度.然后,利用新提出的投影测度公式来改进TOPSIS方法,建立了一种新的多属性决策模型,该模型针对评价属性权重未知的多属性决策问题,以备选方案与正负理想解之间的投影值具有更好的区分度为最优化准则构建了一个优化模型,通过求解优化模型确定评价属性权重.最后,将构建的多属性决策模型应用于投资项目评估,通过对比分析验证了本文模型的可行性和有效性.

关键词：投资项目评估多属性决策标准化投影区间直觉模糊数 TOPSIS方法

中药生物碱类成分防治膝骨关节炎的作用与机制

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中国组织工程研究 2025年第11期29卷 2368-2376页

作者：沈栩钰罗承诺章晓云江周影柴源广西中医药大学广西壮族自治区南宁市530011 广西中医药大学附属瑞康医院广西壮族自治区南宁市530011

背景:目前现代医疗手段治疗膝骨关节炎仍具有一定局限性,中药生物碱类成分可通过多种作用机制有效防治膝骨关节炎。目的:对中药生物碱类成分防治膝骨关节炎的作用机制进行综述,为临床开发治疗膝骨关节炎的药物提供科学依据。方法:查阅... 详细信息

背景:目前现代医疗手段治疗膝骨关节炎仍具有一定局限性,中药生物碱类成分可通过多种作用机制有效防治膝骨关节炎。目的:对中药生物碱类成分防治膝骨关节炎的作用机制进行综述,为临床开发治疗膝骨关节炎的药物提供科学依据。方法:查阅中国知网、万方、Pub Med、Web of Science和Google Scholar数据库从建库至2024年5月发表的相关文献,中文检索词为“膝骨关节炎,骨关节炎,破骨细胞,软骨细胞,生物碱”,英文检索词为“knee osteoarthritis,osteoarthritis,osteoclast,chondrocyte,alkaloids”,排除陈旧及无参考意义的文献,最终纳入68篇文献进行综述。结果与结论:虽然中药治疗膝骨关节炎的历史悠久,但仅有少量的天然化合物处于抗膝骨关节炎的临床前研究阶段,生物碱类成分对于防治膝骨关节炎具有较大潜能,其中苦参碱、氧化苦参碱、青藤碱、甜菜碱等已被证实可通过调控多条信号通路抑制炎症反应、抗氧化反应、抑制软骨细胞凋亡、促进软骨细胞增殖、抑制破骨细胞形成与分化等延缓膝骨关节炎的进展。

关键词：膝骨关节炎中药生物碱类信号通路破骨细胞软骨细胞细胞自噬

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