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全方位移动装配机器人运动学分析

机器人 2016年第5期38卷 550-556页

作者：叶长龙佟泽卉于苏洋姜春英沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

针对空间狭小拥挤、地面不平的特殊装配环境,设计了一种5自由度全方位移动装配机器人.该机器人主要由基于4组并联布置的MY(mutual Yo Yo)轮的全方位移动平台和具有2自由度的并联举升机构组成.首先,针对该机器人的全方位运动和并联举升... 详细信息

针对空间狭小拥挤、地面不平的特殊装配环境,设计了一种5自由度全方位移动装配机器人.该机器人主要由基于4组并联布置的MY(mutual Yo Yo)轮的全方位移动平台和具有2自由度的并联举升机构组成.首先,针对该机器人的全方位运动和并联举升机构的2自由度结构特点,建立了机器人的整体运动学模型,并基于该模型对机器人进行了圆形曲线轨迹仿真.然后,设计双曲线滤波PD(proportional derivative)控制器对机器人的轨迹进行跟踪并分析其轨迹跟踪误差.该控制器能控制平均误差在5 mm左右,且误差随跟踪时间减小而减小.最后,通过实验结果验证了该运动学模型和仿真结果的正确性,且该控制器能迅速并精确地实现其轨迹跟踪,从而进一步验证了该全方位移动装配机器人的优越性.

关键词：全方位移动并联机构运动学轨迹跟踪

改进PSO＿BP＿Adaboost算法在尺寸超差故障诊断中的应用

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中国机械工程 2018年第20期29卷 2490-2494页

作者：姜春英康玉祥叶长龙于苏洋沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136

利用改进的粒子群优化算法优化BP神经网络,组合多个优化BP网络构成Adaboost强分类器,采用"一对一"分类思想建立了改进PSO_BP_Adaboost多分类器算法,并在部分UCI数据集上进行了有效性验证。实例中,将某零件上相同尺寸、不同位置的4个孔... 详细信息

利用改进的粒子群优化算法优化BP神经网络,组合多个优化BP网络构成Adaboost强分类器,采用"一对一"分类思想建立了改进PSO_BP_Adaboost多分类器算法,并在部分UCI数据集上进行了有效性验证。实例中,将某零件上相同尺寸、不同位置的4个孔的直径作为BP网络的输入值,利用真实数据进行验证,该算法的分类正确率达到98%,表明提出的改进多分类器算法可有效用于尺寸超差故障诊断。

关键词：故障诊断粒子群优化神经网络 Adaboost算法

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基于改进PSO算法的机器人路径规划及实验

机器人 2020年第1期42卷 71-78页

作者：康玉祥姜春英秦运海叶长龙沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 清华大学苏州汽车研究院江苏苏州215000

针对粒子群优化(PSO)算法存在的优化精度低以及早熟的缺点,提出一种改进的PSO算法用于机器人路径规划.根据梯度下降法中变量沿负梯度方向变化的原则,提出了改进的粒子速度更新模型.为了提高粒子的搜寻效率及精度,增加了自适应粒子位置... 详细信息

针对粒子群优化(PSO)算法存在的优化精度低以及早熟的缺点,提出一种改进的PSO算法用于机器人路径规划.根据梯度下降法中变量沿负梯度方向变化的原则,提出了改进的粒子速度更新模型.为了提高粒子的搜寻效率及精度,增加了自适应粒子位置更新系数.引入ε贪心策略设计了改进的粒子群优化算法.在部分优化测试函数上的多次试验结果表明,所提算法较其他算法模型搜索精度至少提高2倍,收敛速度也有大幅度的提升.将所提算法和改进的DC-HPSO(动态聚类混合粒子群优化)算法应用于静态障碍物下的路径规划仿真和实际试验,结果表明所提模型具有高精度、高效率、高成功率的优点.

关键词：路径规划粒子群优化移动机器人梯度下降算法自适应

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一种模块化全方位移动机器人的运动学分析

机械科学与技术 2010年第1期29卷 46-49页

作者：叶长龙胡德利马书根李斌沈阳航空工业学院机电工程学院沈阳110136 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 立命馆大学机器人学部

全方位移动机器人由三个轮式模块化单元和一个连接平台组成。轮式模块化单元是一个模块化万向单元称为MUU,具有俯仰、偏航和回转三个自由度。MUU的圆柱形铝合金外壳上安装了一系列的被动轮,这些被动轮机构使MUU成为一个大的全方位驱动轮... 详细信息

全方位移动机器人由三个轮式模块化单元和一个连接平台组成。轮式模块化单元是一个模块化万向单元称为MUU,具有俯仰、偏航和回转三个自由度。MUU的圆柱形铝合金外壳上安装了一系列的被动轮,这些被动轮机构使MUU成为一个大的全方位驱动轮。MUU在垂直于身体轴线方向能够提供较大驱动力,而在身体轴线方向的作用力由小被动轮卸载,从而实现万向轮的功能。高度的集成性使MUU的通讯和更换易于实现。移动机器人的运动学分析证明了该机器人的运动灵活性。最后,给出了该机器人的运动实验和仿真结果。

关键词：全方位运动轮式移动机器人运动学模块化

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蛇形机器人抬头运动分析

高技术通讯 2005年第3期15卷 25-31页

作者：叶长龙马书根李斌王越超沈阳工业大学机械工程学院沈阳110023中国科学院沈阳自动化研究所机器人学开放实验室沈阳110016 日本国立茨城大学工学部日本日立316-8511中国科学院沈阳自动化研究所机器人学开放实验室沈阳110016 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学开放实验室沈阳110016

蛇形机器人需要抬头运动来获得环境信息.本文将蛇形曲线的蜿蜒运动步伐函数作适当改进后应用到蛇形机器人的抬头运动中,实现了蛇形机器人的动态抬头规划,并建立了动力学方程,对抬头运动的动力学作了分析.对抬头过程中ZMP的分析证明了运... 详细信息

蛇形机器人需要抬头运动来获得环境信息.本文将蛇形曲线的蜿蜒运动步伐函数作适当改进后应用到蛇形机器人的抬头运动中,实现了蛇形机器人的动态抬头规划,并建立了动力学方程,对抬头运动的动力学作了分析.对抬头过程中ZMP的分析证明了运动规划的有效性.最后用仿真和实验验证了所提出的理论.

关键词：抬头环境信息运动规划动态有效性理论过程蛇形机器人运动分析仿真

基于TSFFCNN-PSO-SVM的飞机起落架液压系统故障诊断

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航空动力学报 2024年第1期39卷 187-199页

作者：冯东洋姜春英鲁墨武叶长龙李胜宇沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学计算机学院沈阳110136

针对飞机起落架液压系统故障诊断精度低,深层故障特征提取困难的问题,提出了一种基于双路特征融合卷积神经网络(TSFFCNN)与粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)结合的起落架液压系统故障诊断模型。该诊断模型以起落架多节点压力信号作为输入... 详细信息

针对飞机起落架液压系统故障诊断精度低,深层故障特征提取困难的问题,提出了一种基于双路特征融合卷积神经网络(TSFFCNN)与粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)结合的起落架液压系统故障诊断模型。该诊断模型以起落架多节点压力信号作为输入,采用一维卷积神经网络(1DCNN)与二维卷积神经网络(2DCNN)并行多通道网络结构自适应提取深层特征信息,并在融合层将深层特征信息融合,通过优化后的SVM分类器对融合特征进行故障分类。为验证所提诊断模型的故障分类效果,基于AMESim搭建了典型飞机起落架液压系统仿真模型,构建了几种典型故障类型数据集。基于仿真数据的诊断结果表明,所提故障诊断算法精度能达到99.37%,能够有效实现起落架液压系统故障诊断;与其他智能算法对比,基于TSFFCNNPSO-SVM故障诊断模型具有更好的平稳性与可靠性,诊断精度更高。

关键词：飞机起落架液压系统特征融合故障诊断双路特征融合卷积神经网络(TSFFCNN) 粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)

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改进的PSO-BP算法在工业机器人末端位姿误差补偿中的应用

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信息与控制 2021年第4期50卷 505-512页

作者：周旭鲁墨武姜春英叶长龙王世超孙万胤沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 新松机器人自动化股份有限公司辽宁沈阳110000

提出了一种全梯度标准粒子群优化反馈(FGSPSO-BP)神经网络的工业机器人末端位姿补偿模型.首先,提出一种运动学逆变换算法,通过机器人末端位姿对机器人各关节角度值进行计算,并采用Matlab验证了运动学逆变换算法的准确性.然后,提出一种... 详细信息

提出了一种全梯度标准粒子群优化反馈(FGSPSO-BP)神经网络的工业机器人末端位姿补偿模型.首先,提出一种运动学逆变换算法,通过机器人末端位姿对机器人各关节角度值进行计算,并采用Matlab验证了运动学逆变换算法的准确性.然后,提出一种基于全梯度下降法的FGSPSO-BP算法,将机器人实际末端位姿参数作为输入样本,实际位姿与理想位姿的各关节角度值之差作为输出样本,对网络进行训练,以得到机器人实际末端位姿参数与各关节角度值差的关系,采用测试样本对网络模型算法进行了验证.最后,利用新松机器人所采集的实际位姿和理想位姿数据,通过神经网络的方法,实现了对机器人各实际关节角度值的补偿,使机器人达到了理想的末端位置与姿态.实验结果表明,相对于传统的PSO-BP与YSPSO-BP神经网络,FGSPSO-BP神经网络对于机器人末端位姿误差的补偿精度更高,稳定性更好.

关键词： FGSPSO-BP神经网络机器人末端位姿误差 D-H参数法全梯度下降法

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基于稀疏节点与双向插值的RRT^(*)改进算法

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机床与液压 2024年第5期52卷 29-36页

作者：王国安姜春英陶广宏叶长龙沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

针对渐进最优快速扩展随机树(RRT^(*))应用于机器人路径规划中时存在精度低、环境适应性差等问题,提出一种基于稀疏节点与双向插值的RRT^(*)改进算法。将目标偏向采样和稀疏节点法引入RRT^(*)算法中,通过避免对局部区域过度的搜索,达到... 详细信息

针对渐进最优快速扩展随机树(RRT^(*))应用于机器人路径规划中时存在精度低、环境适应性差等问题,提出一种基于稀疏节点与双向插值的RRT^(*)改进算法。将目标偏向采样和稀疏节点法引入RRT^(*)算法中,通过避免对局部区域过度的搜索,达到提高初始路径搜索效率的目的;借助三角不等原理思想,对初始路径中的冗余节点进行剔除,并基于双向插值方法对路径节点进行优化,以更短的时间获得次优路径。在多种仿真环境中的实验结果表明:相对于RRT^(*)算法、Informed-RRT^(*)算法和Q-RRT^(*)算法,改进算法的初始路径规划效率提高了61%,次优路径规划效率提高了59%,且在多种环境下均具有很强的稳定性。最后,在实际的机器人路径规划实验中对所提算法的有效性进行了进一步验证。

关键词：路径规划移动机器人 RRT^(*) 初始路径收敛速度

基于螺旋理论的5自由度锤铆机器人刚度特性分析

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机械传动 2022年第3期46卷 122-127,134页

作者：姜春英刘香辰叶长龙周欢关旭沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

为满足大型航空薄壁曲面工件的加工需求,设计了一种5自由度锤铆机器人。针对该机器人的特点,结合李群李代数及螺旋理论,建立并求解了其运动学模型;利用指数积公式推导出该机器人的雅可比矩阵,并使用刚度映射理论,求解出该机器人的刚度矩... 详细信息

为满足大型航空薄壁曲面工件的加工需求,设计了一种5自由度锤铆机器人。针对该机器人的特点,结合李群李代数及螺旋理论,建立并求解了其运动学模型;利用指数积公式推导出该机器人的雅可比矩阵,并使用刚度映射理论,求解出该机器人的刚度矩阵;运用有限元和Matlab仿真软件,对一般位姿与极限位姿下的末端变形量进行仿真验证,给出了该机器人在任务空间中随位姿变化的刚度分布图。仿真结果表明,与理论计算值相比较误差不超过10%,验证了所建立刚度模型的正确性和有效性,为后续工作路径优化提供了重要参考。

关键词：锤铆机器人螺旋理论指数积刚度特性