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基于力觉控制的快速补偿重力的重载机器人辅助装配策略研究

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机械设计与研究 2022年第3期38卷 88-92,108页

作者：段宇飞莫威刘顺张继昌时轮金永乔上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交大智邦科技有限公司上海201306 上海杭和智能科技有限公司上海200240

卫星面板体积与质量大,装配精度要求高,现有通过吊装-人工协调装配,调姿效率低,精度差,易发生碰撞,难以保证装配效率与精度。通过在机器人末端安装六维力传感器,实时检测末段工具重力和外部引导力、力矩,基于逆运动学求解,提出外部随机... 详细信息

卫星面板体积与质量大,装配精度要求高,现有通过吊装-人工协调装配,调姿效率低,精度差,易发生碰撞,难以保证装配效率与精度。通过在机器人末端安装六维力传感器,实时检测末段工具重力和外部引导力、力矩,基于逆运动学求解,提出外部随机牵引力作用下重载机器人的重力随动补偿策略。采集机器人多个姿态下的数据,设计400组设计重力补偿实验,结果表明空载状况下重力补偿整体误差波动均值不超过±0.2,方差波动不明显;设计可阶段变化的力控参数,通过对比实验优化,能够让力和位移产生阶段变化,力的阈值控制在50N附近。实验结果表明,重载机器人力控策略可以实现人工引导装配下的重型卫星面板装配位姿快速响应与对接精度保证。

关键词：航天仪器重载机器人力引导控制自动化装配

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机器人铣削加工动态变形误差预测与在线感知

上海航天（中英文） 2022年第6期39卷 112-117页

作者：金永乔孙朝阳唐小卫李成鑫上海航天精密机械研究所上海201600 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

航天舱段零件的机器人铣削加工中,强激励铣削力作用下的动态加工变形是影响加工精度的重要因素,复杂工况下动态误差的离线理论预测难以准确反映实际变形误差。为此,考虑加工过程中复杂工况下不确定性因素对动态变形误差的影响,本文提出... 详细信息

航天舱段零件的机器人铣削加工中,强激励铣削力作用下的动态加工变形是影响加工精度的重要因素,复杂工况下动态误差的离线理论预测难以准确反映实际变形误差。为此,考虑加工过程中复杂工况下不确定性因素对动态变形误差的影响,本文提出了融合在线测量位姿、力数据的动态误差预测方法。首先,建立动态变形误差理论预测模型,引入加工误差预测偏差项;其次,结合有限实验数据对预测偏差的影响因素进行主成分分析(PCA),提取信息贡献率大的主成分作为特征向量,利用支持向量机(SVM)建立预测偏差关于特征向量的动态误差预测回归模型;最后,构建基于机器人关节位置和切削力测量数据的加工动态误差预测模型,实现动态误差在线感知,为加工精度控制提供数据基础。

关键词：机器人铣削动态误差测量数据回归模型预测

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机器人铣削加工变形误差视觉测量与补偿

制造业自动化 2022年第6期44卷 28-31页

作者：邸红采金永乔胡华洲杨长祺高顺华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 上海航天精密机械研究所上海201600 上海杭和智能科技有限公司上海201109

工业机器人因其较高的灵活性、较大的工作空间和较低的成本,广泛应用于大型复杂零件的铣削加工中。在加工过程中,机器人关节弱刚性导致的末端变形是影响加工误差的重要因素。传统的末端变形测量通常是利用激光跟踪仪设备,设备昂贵且操... 详细信息

工业机器人因其较高的灵活性、较大的工作空间和较低的成本,广泛应用于大型复杂零件的铣削加工中。在加工过程中,机器人关节弱刚性导致的末端变形是影响加工误差的重要因素。传统的末端变形测量通常是利用激光跟踪仪设备,设备昂贵且操作复杂。针对机器人铣削加工中的变形误差问题,建立了主轴编码标志点坐标系和机器人末端刀具坐标系之间的映射关系,并提出利用双目视觉系统跟踪测量机器人末端位置与变形误差计算的方法。在得到变形误差的基础上,通过镜像法进行误差离线补偿,提高加工精度。

关键词：机器人铣削双目视觉测量误差计算离线补偿

信息物联驱动下的离散车间自组织生产调度技术

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机械工程学报 2018年第16期54卷 34-44页

作者：张泽群唐敦兵金永乔张海涛南京航空航天大学机电学院上海航天精密机械研究所

随着个性化定制的需求越来越高,离散车间作为企业从事机械零部件生产活动的物理实体将首先应对这种趋势带来的挑战。个性化定制任务随机性强,订单到达时车间状态不定,调度模型难以确立,需要一种摒弃传统调度模型的自动化生产方法。为此... 详细信息

随着个性化定制的需求越来越高,离散车间作为企业从事机械零部件生产活动的物理实体将首先应对这种趋势带来的挑战。个性化定制任务随机性强,订单到达时车间状态不定,调度模型难以确立,需要一种摒弃传统调度模型的自动化生产方法。为此,结合物联制造技术和完全动态调度理论,研究如何实现车间层自组织生产,在没有初始调度模型的情况下完成实时动态调度。以离散车间为研究对象,搭建面向实时制造过程的无线射频识别物联环境。并以此为基础,建立面向物理资源的智能个体,使设备本身成为具有通讯、分析、决策能力的独立智能单元。同时引入系统监管类智能个体,克服传统完全动态调度过程中系统全局性难以兼顾的缺点,完善调度性能。最后,研究成果应用于某实验室中的微型工厂,证明了方法可以进行个性化订单的自组织生产,并能有效整合生产资源。

关键词：个性化定制智能个体自组织动态调度

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双资源约束的航天结构件车间生产调度方法

机械工程学报 2018年第9期54卷 55-63页

作者：周亚勤杨长祺吕佑龙金永乔张洁东华大学机械工程学院上海航天精密机械研究所

针对航天结构件生产调度过程中工序加工时间随操作人员能力级别而变化,关重件和关键工序特定设备和人员要求约束等问题,构建综合考虑关键设备和人员双资源约束的柔性车间作业调度数学模型,解决航天结构件生产设备资源维、人员资源维、... 详细信息

针对航天结构件生产调度过程中工序加工时间随操作人员能力级别而变化,关重件和关键工序特定设备和人员要求约束等问题,构建综合考虑关键设备和人员双资源约束的柔性车间作业调度数学模型,解决航天结构件生产设备资源维、人员资源维、工序信息维的描述。为实现双资源约束下的柔性调度,提出嵌套式蚁群-遗传混合算法,针对结构件加工工序设备和人员双资源选择问题,建立资源选择问题与蚁群并行搜索的映射关系,设计蚁群算法实现资源选择;为提高算法搜索性能,利用遗传算法求解当前蚂蚁资源选择下的调度问题,在避免人员资源使用冲突前提下实现设备加工工序的优化排序,使得关键设备利用率最大,总完工时间最短,并通过综合考虑蚁群和遗传算法阶段的求解目标进行蚁群算法信息素的更新,大大提高算法获得较优解的性能。最后,通过航天结构件车间实际案例进行算法测试,测试结果表明,嵌套式蚁群-遗传混合算法能有效地求解双资源约束的航天结构件车间生产调度问题,可降低资源总负荷,提高关键设备利用率,避免人员资源冲突,具有良好的综合调度性能。

关键词：航天结构件生产柔性调度双资源约束嵌套式蚁群-遗传混合算法

面向节能的导弹结构件混线生产作业车间多目标调度研究

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机械工程学报 2018年第9期54卷 45-54页

作者：魏鑫张泽群唐敦兵杨长祺金永乔秦威南京航空航天大学机电学院上海航天技术研究院上海航天精密机械研究所上海交通大学机械与动力工程学院

针对导弹结构件混线生产过程中具有的型号多、工艺复杂、生产能耗大、交货期紧的特性,以能量消耗和完工时间为目标,建立了基于设备-能耗曲线的柔性作业车间混线生产系统的数学调度模型。提出了一种双元混合的改进遗传算法对该调度模型... 详细信息

针对导弹结构件混线生产过程中具有的型号多、工艺复杂、生产能耗大、交货期紧的特性,以能量消耗和完工时间为目标,建立了基于设备-能耗曲线的柔性作业车间混线生产系统的数学调度模型。提出了一种双元混合的改进遗传算法对该调度模型进行求解,具体包括:引入粒子群算法的信息共享机制,对遗传算法的交叉算子进行改进,提高算法的寻优能力;用Hill函数构建传统模拟退火的温度更新函数,替代遗传算法的变异部分,以弥补遗传算法容易陷入早熟收敛的不足。采用多指标加权灰靶决策模型从得到的一组Pareto解集中选择最满意调度方案。分别用完全柔性和部分柔性的作业实例对算法进行验证,证明了改进算法的有效性。最后,将算法用于上海航天精密机械研究所结构件生产车间的生产实例,取得了较好生产的指导效果。

关键词：设备状态-能耗曲线柔性作业车间能量消耗双元混合改进遗传算法多指标加权灰靶决策模型

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基于信息素的多Agent车间调度策略

中国机械工程 2018年第22期29卷 2659-2665页

作者：陈鸣朱海华张泽群金永乔王盈聪唐敦兵南京航空航天大学机电学院南京210016 上海航天精密机械研究所上海201600

针对基于合同网协议的传统多Agent方法优化目标单一、通信量大、全局性能优化效果差的缺点,提出了基于信息素的多Agent动态调度策略。该策略通过信息素实现了Agent间的间接协商,减少了通信量,实现了全局的多目标优化。此外,采用该策略... 详细信息

针对基于合同网协议的传统多Agent方法优化目标单一、通信量大、全局性能优化效果差的缺点,提出了基于信息素的多Agent动态调度策略。该策略通过信息素实现了Agent间的间接协商,减少了通信量,实现了全局的多目标优化。此外,采用该策略同时对生产任务分配阶段和缓冲区工件选择阶段的调度进行了优化,并且考虑了独立的调整时间,更加符合实际且进一步提升了系统整体的优化效果。最后,通过实例仿真验证了上述策略的效率。

关键词：信息素多Agent系统多目标优化独立调整时间

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机床误差检测系统的动态不确定度研究

计量学报 2008年第3期29卷 289-292页

作者：李永祥杨建国李昱瑶金永乔王秀山上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

介绍了测量不确定度的定义及内容,借助于灰色系统理论的特点,着重探讨了检测系统的动态不确定度的计算步骤和方法。结合自主研发的数控机床热误差实时补偿检测系统,对车削加工中心热误差进行了测试,通过获得的测试数据来进行动态不确定... 详细信息

介绍了测量不确定度的定义及内容,借助于灰色系统理论的特点,着重探讨了检测系统的动态不确定度的计算步骤和方法。结合自主研发的数控机床热误差实时补偿检测系统,对车削加工中心热误差进行了测试,通过获得的测试数据来进行动态不确定度分析和研究,最终得出了检测系统的动态不确定度表达式,并与其静态不确定度进行了比较。分析了产生误差原因,通过残差修正进一步提高了动态不确定度的精度。为科学地评价检测系统、提高检测系统的有效性提供了依据。

关键词：计量学动态不确定度检测系统热误差灰色系统理论

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微波场中铌、铁选择性还原行为研究

稀有金属 2024年第1期48卷 68-78页

作者：郭嘉诚金永丽赵增武内蒙古科技大学材料与冶金学院白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室白云鄂博共伴生矿资源高效综合利用省部共建协同创新中心白云鄂博共伴生矿废弃物资源综合利用国家地方联合工程研究中心内蒙古包头014010

为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源,将微波冶金技术与直接还原技术耦合,进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验,研究微波场中铌和铁的选择性还原行为,优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度,加快金属化速度... 详细信息

为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源,将微波冶金技术与直接还原技术耦合,进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验,研究微波场中铌和铁的选择性还原行为,优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度,加快金属化速度,并且随着温度的升高、保温时间的延长、升温速率的加快,铁的金属化率增加。铌矿物的还原行为与矿物中含铁量和嵌布关系有关。在富含CaO和CaF_(2)的区域,铌酸铁发生FeNb_(2)O_(6)→Nb_(2)O_(5)→CaNb_(2)O_(6)→Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的矿相转变;铌酸钙发生CaNb_(2)O_(6)→Ca_(2)Nb_(2)O_(7)→Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的矿相转变。当矿物中全铁含量(T_(Fe))=10.60%,温度小于1100℃时,铌矿物中的铌不能被C还原,主要以Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的形式分布在渣相中;当T_(Fe)=29.20%,铌矿物中的铌在1000℃时开始被C还原成NbO_(2)和NbC,并与Fe,FeS紧密粘连。微波场中铌、铁选择性还原的条件是还原温度900℃,保温时间40 min,升温速率30℃·min^(-1)时,铁的金属化率达到93.07%,铌矿物中的铌未被还原,实现了铌、铁的选择性还原。

关键词：微波选择性还原铌酸铁铌酸钙含铁量