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焊接接头微区力学性能压痕测试系统

沈阳工业大学学报 2009年第6期31卷 654-659页

作者：陈怀宁胡楷雄陈静李东旭中国科学院金属研究所沈阳110016

焊接接头是一个组织与性能的不均匀体,为了对接头力学性能作出有效评价,采用示值球形压痕技术(IBIT),以步进电动机为动力,用载荷传感器、位移传感器连续获取载荷、位移数据;以触摸屏为操作界面,用PLC进行运动控制和数据处理,研制出压痕... 详细信息

焊接接头是一个组织与性能的不均匀体,为了对接头力学性能作出有效评价,采用示值球形压痕技术(IBIT),以步进电动机为动力,用载荷传感器、位移传感器连续获取载荷、位移数据;以触摸屏为操作界面,用PLC进行运动控制和数据处理,研制出压痕性能测试系统,获得被测接头的压痕硬度、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数及表面残余应力.与其他焊接接头力学性能测试方法相比,该系统具有便捷、非破坏、多功能、实时在线检测的特点,尤其适用于工程现场焊接接头微区力学性能的测试.

关键词：示值球形压痕技术触摸屏可编程序控制器焊接接头屈服强度抗拉强度应变硬化指数残余应力

基于Kriging模型和强化学习的激光直接能量沉积成形尺寸控制

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激光与光电子学进展 2024年

作者：胡楷雄李克周勇李卫东武汉理工大学交通与物流工程学院湖北隆中实验室上海理工大学机械工程学院

激光直接能量沉积过程对工艺参数变化非常敏感，同时容易受到外部环境不稳定因素的影响，导致累积误差，从而影响成形零件的质量。因此，对该过程工艺参数的有效控制尤为关键。传统的PID控制方法存在随工艺参数变化需重新整定控制器参... 详细信息

激光直接能量沉积过程对工艺参数变化非常敏感，同时容易受到外部环境不稳定因素的影响，导致累积误差，从而影响成形零件的质量。因此，对该过程工艺参数的有效控制尤为关键。传统的PID控制方法存在随工艺参数变化需重新整定控制器参数的缺陷。为解决这一问题，本文采用了一种基于Kriging模型的强化学习矫正框架，用于预测和控制沉积层尺寸，而无需进行参数整定。该框架通过不断迭代学习工艺参数对沉积层尺寸的影响，对内置的Kriging预测模型进行矫正，提高其预测性能，从而输出更为优化的工艺参数。实验结果表明，该框架能够抑制熔道回流效应，在减小成形件累计高度误差的同时，有效抑制宽度误差，从而有效提升激光直接能量沉积零件尺寸的精度。

关键词：激光直接能量沉积 Kriging模型强化学习尺寸控制

基于深度强化学习的混杂场景下目标物体推抓协同策略

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中国机械工程 2024年

作者：胡楷雄宋远航周勇李卫东武汉理工大学交通与物流工程学院上海理工大学机械工程学院

为了解决机器人在目标物体抓取领域中，目标物体被其他物体包围遮挡导致的抓取成功率和动作效率不高的问题，提出了一种基于深度强化学习的“推动”和“抓取”协同推抓策略。该策略通过两个深度Q网络算法，以深度相机获取的RGB-D图像作... 详细信息

为了解决机器人在目标物体抓取领域中，目标物体被其他物体包围遮挡导致的抓取成功率和动作效率不高的问题，提出了一种基于深度强化学习的“推动”和“抓取”协同推抓策略。该策略通过两个深度Q网络算法，以深度相机获取的RGB-D图像作为输入，推动或抓取动作作为输出，利用推动动作改变物体的排列方式，为抓取创造条件。在网络训练阶段，提出了一种“抓-推-抓”三阶段训练方法，可有效提高抓取网络的抓取能力。随后，提出了一种基于图像形态处理的抓取动作评估判断方法，通过对质量较差的抓取动作进行有效的识别和过滤，提高抓取成功率和动作效率。最后，利用UR5机器人在仿真场景和真实场景下进行协同抓取策略实验。实验结果表明，平均抓取成功率分别达到95.0%、95.3%和93.3%，平均动作次数分别降低到2.55、2.48和2.89。与其他典型方法相比，所提方法能够有效提高目标物体的抓取成功率和动作效率。

关键词：混杂场景机器人抓取深度强化学习多动作协同

考虑可变旋转参数的机器人多轴孔装配强化学习策略

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计算机集成制造系统 2024年

作者：鄢智超周勇胡楷雄李卫东武汉理工大学交通与物流工程学院上海理工大学机械工程学院

针对目前机器人多轴孔装配学习策略严重依赖于人工示教数据，导致训练效率低和场景适应性差等问题，提出了一种考虑可变旋转参数的机器人多轴孔装配强化学习策略。首先，提出了一种可变旋转参数的姿态调整模型，据此采集多轴孔接触力学... 详细信息

针对目前机器人多轴孔装配学习策略严重依赖于人工示教数据，导致训练效率低和场景适应性差等问题，提出了一种考虑可变旋转参数的机器人多轴孔装配强化学习策略。首先，提出了一种可变旋转参数的姿态调整模型，据此采集多轴孔接触力学信息与姿态调整动作的对应关系数据，以此作为装配技能的预训练学习数据。进而，提出了一种改进深度确定性策略梯度 (Deep Deterministic Policy Gradient， DDPG) 强化学习算法，通过多因素稀疏奖励函数对装配动作进行合适的奖励评价以提高学习效率和成功率。最后，在仿真和实验平台上进行了多轴孔电子元器件装配的案例研究，结果表明，所提出的方法具有良好的场景适应性，相对经典强化学习方法能有效提高装配的学习效率和成功率，同时明显减小了装配接触力/力矩。

关键词：协作机器人多轴孔装配姿态调整模型改进深度确定性策略梯度算法

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多轴线矿用车转向系统协同优化设计

机械工程学报 2023年第24期59卷 282-289,298页

作者：田林雳陈尧马力胡楷雄刘珣申祖国武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070 武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

针对多轴线矿用车自重大、工作路况复杂恶劣、轮胎磨损消耗大的特点,提出可切换转向模式的矿用车转向系统,并建立280t矿用车多轴线转向机构的参数化模型。提出基于“当量理论转角”的多轴线矿用车转向系统优化设计方法,分析不同转向模... 详细信息

针对多轴线矿用车自重大、工作路况复杂恶劣、轮胎磨损消耗大的特点,提出可切换转向模式的矿用车转向系统,并建立280t矿用车多轴线转向机构的参数化模型。提出基于“当量理论转角”的多轴线矿用车转向系统优化设计方法,分析不同转向模式转角误差协同优化设计的可行性,协调匹配不同转向模式下的各轮转角误差。研究结果显示,优化后转向机构八字转向总体性能优于常规转向模式,与原始设计相比更加符合车辆运输工况的实际需求,优化目标加权当量转角误差值由优化前的3.021下降为2.550,下降幅值为15.57%,说明整体效果比较明显。研究结果对于设计多轴线车辆转向系统具有重要的指导意义和参考价值。

关键词：多轴转向 280 t矿用车可切换转向模式优化设计

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基于后验预测分布的机器人焊接质量监控研究

机床与液压 2022年第9期50卷 7-12页

作者：吴姝何雨飞屈挺胡楷雄武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063 暨南大学智能科学与工程学院广东珠海519070

针对KUKA机器人焊接质量监测工作量大、抽样样本小的特点,提出一种基于后验预测分布的贝叶斯动态监控方法。从历史数据中选择合适的数据,计算先验分布的超参数;再结合当前样本构建服从负二项分布的后验预测分布,实时计算控制限,实现对... 详细信息

针对KUKA机器人焊接质量监测工作量大、抽样样本小的特点,提出一种基于后验预测分布的贝叶斯动态监控方法。从历史数据中选择合适的数据,计算先验分布的超参数;再结合当前样本构建服从负二项分布的后验预测分布,实时计算控制限,实现对焊接质量的动态监测。结果表明:该方法优于传统似然估计法,有更强的异常检出力和稳健性。

关键词：焊接机器人质量控制贝叶斯理论后验预测分布

激光直接能量沉积温度场与熔池形貌热-流耦合数值模拟研究

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激光与光电子学进展 2024年第21期61卷 212-223页

作者：胡楷雄李飞扬周勇李卫东武汉理工大学交通与物流工程学院湖北隆中实验室上海理工大学机械工程学院

激光直接能量沉积过程中熔池的温度分布和流动状态直接影响沉积层的质量。通过分析熔池的动态行为，有助于更好地理解熔池形成机理，从而减少缺陷的产生。建立了激光直接能量沉积过程中温度场和流场耦合的仿真模型，考虑了马兰戈尼效应... 详细信息

激光直接能量沉积过程中熔池的温度分布和流动状态直接影响沉积层的质量。通过分析熔池的动态行为，有助于更好地理解熔池形成机理，从而减少缺陷的产生。建立了激光直接能量沉积过程中温度场和流场耦合的仿真模型，考虑了马兰戈尼效应的影响，并采用动网格法来拟合熔池的形貌，研究了单道单层沉积过程中不同工艺参数对熔池温度场和流速的影响规律，以及多道搭接过程中传热不对称导致的熔池温度场和形貌的变化规律。研究结果表明，激光功率、扫描速度和送粉速率均对熔池的温度场和流速产生影响，其中激光功率的影响最为显著。传热不对称会导致不同熔道的温度先上升后趋于稳定，这一温度变化趋势使得熔池深度呈现相似的增长趋势。

关键词：激光增材制造热-流耦合模型温度场熔池形貌

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基于响应面法的MIG焊工艺参数优化

热加工工艺 2022年第19期51卷 103-108,113页

作者：谭钦周勇李卫东胡楷雄武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

研究Q235钢MIG焊缝形貌并优化焊接工艺参数,基于响应面法(RSM)建立了焊接电压、焊接电流、焊接速度与余高、熔宽的数学模型。利用激光视觉传感器对焊缝形貌进行智能检测,将获取的焊缝余高和熔宽作为焊缝外观质量的表征,通过方差分析法... 详细信息

研究Q235钢MIG焊缝形貌并优化焊接工艺参数,基于响应面法(RSM)建立了焊接电压、焊接电流、焊接速度与余高、熔宽的数学模型。利用激光视觉传感器对焊缝形貌进行智能检测,将获取的焊缝余高和熔宽作为焊缝外观质量的表征,通过方差分析法和响应面法分析不同焊接工艺参数对余高和熔宽的影响,并对焊接工艺参数进行优化。研究结果表明:所建立的数学模型可以准确预测焊缝形貌,预测值与试验值误差不超过5%;焊接电流和焊接电压对余高的交互影响最大,熔宽、余高随着焊接电流和焊接电压的增加而增大。

关键词： MIG焊响应面法激光视觉参数优化

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基于梁结构等效模型的机器人铣削有限元仿真

机床与液压 2024年第5期52卷 15-19页

作者：曾峥嵘周勇胡楷雄李卫东武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 上海理工大学机械工程学院上海200093

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学... 详细信息

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学参数。利用球头立铣刀进行6061铝合金铣削实验,对所提出的有限元模型进行验证,通过仿真对两种不同的机器人刚度性能指标进行对比分析。结果表明:所建立的模型能够正确模拟机器人的铣削加工过程,并可用于机器人铣削加工姿态的优化;考虑加工效率和需求,基于工件几何形状的曲面法向柔度系数指标更适用于优化机器人铣削加工曲面的姿态。

关键词：机器人铣削有限元仿真梁结构刚度性能指标