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自冲铆接铆钉材料流场的数值模拟研究

锻压技术 2023年第1期48卷 96-102页

作者：陈贵坤曾凯邢保英何晓聪孙晓婷昆明理工大学云南省先进装备智能制造技术重点实验室云南昆明650500

以厚度为2 mm的同种AA5052铝合金板料为铆接对象,利用Simufact Forming16.0软件建立铝合金自冲铆接的仿真模型。设定不同水平的铆钉内腔高度和铆钉高度,分别进行模型非线性有限元计算。分析了不同铆钉工艺参数下铆钉材料流场变化以及对... 详细信息

以厚度为2 mm的同种AA5052铝合金板料为铆接对象,利用Simufact Forming16.0软件建立铝合金自冲铆接的仿真模型。设定不同水平的铆钉内腔高度和铆钉高度,分别进行模型非线性有限元计算。分析了不同铆钉工艺参数下铆钉材料流场变化以及对接头成形质量和铆接最大冲压载荷的影响。试验表明:仿真结果与实际的接头截面成形效果相似,接头主要变形区域内的板料流速较大;较小内腔高度的铆钉形成的接头内锁结构更优,残余底厚为0.784 mm、钉脚张开度为1.058 mm,铆钉材料径向流速更快;钉脚张开度、铆钉材料径向流速和铆接的最大冲压载荷均随着铆钉高度的增加而增大,残余底厚随着铆钉高度的增加而减小。

关键词：自冲铆接铝合金材料流动内腔高度铆钉高度

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

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仪器仪表学报 2022年第8期43卷 271-279页

作者：王学军张帆昆明理工大学机电工程学院昆明650504 云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650504 云南省先进装备智能维护工程研究中心昆明650500

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗... 详细信息

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。

关键词：攀爬机器人柔性吸附材料刚柔耦合动力学振动特性

足式机器人SLIP模型向上跳跃台阶的运动控制

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 631-637页

作者：肖乐伞红军孙海杰陈久朋昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室云南昆明650500

由于存在地势起伏,台阶对足式机器人运动稳定性会带来较大挑战.弹簧负载倒立摆模型(SLIP)作为研究足式机器人的优良模板,能否完成向上跳跃台阶的动作与其腿部摆角,起跳位置和跳跃高度都有密切的关系.由于调整模型腿部摆角规律容易引发... 详细信息

由于存在地势起伏,台阶对足式机器人运动稳定性会带来较大挑战.弹簧负载倒立摆模型(SLIP)作为研究足式机器人的优良模板,能否完成向上跳跃台阶的动作与其腿部摆角,起跳位置和跳跃高度都有密切的关系.由于调整模型腿部摆角规律容易引发运动失效,故本文在算法中引入虚拟弹簧腿,根据虚拟弹簧腿的运行规律确定合理起跳位置,根据起跳位置来控制系统跳跃高度进而完成跳跃台阶的动作.最后利用仿真软件进行多组仿真,结果表明本文算法对起跳区间划分合理,对起跳高度控制精准,能够实现SLIP模型跳跃台阶前后的稳定运动.

关键词：足式机器人运动控制 SLIP模型台阶地形能量补充

AVMD-IMOMEDA在滚动轴承声学复合故障诊断的应用

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振动与冲击 2023年第24期42卷 152-159页

作者：周文杰周俊柳小勤刘韬昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650500

针对滚动轴承声信号存在较强的背景噪声干扰,微弱故障特征信息难以有效提取等问题,并考虑到声信号非接触式测量的优势。提出一种参数自适应变分模式分解结合改进多点最优最小熵反褶积(improve multipoint optimal minimum entropy decon... 详细信息

针对滚动轴承声信号存在较强的背景噪声干扰,微弱故障特征信息难以有效提取等问题,并考虑到声信号非接触式测量的优势。提出一种参数自适应变分模式分解结合改进多点最优最小熵反褶积(improve multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted, MOMEDA)的复合故障声学诊断方法;采用综合指标解决变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)参数自适应选择问题,利用最大加权峭度识别最优分量并重构信号,增强与故障特征相关的脉冲特征信息;结合IMOMEDA方法从重构信号中分离提取周期性的脉冲信号,通过包络解调获取故障特征频率。仿真信号和试验信号验证了该方法的有效性,与传统VMD、MOMEDA、VMD-MCKD(maximum correlation kurtosis deconvolution)方法进行比较,凸显了方法的优越性。

关键词：自适应变分模式分解改进多点最优最小熵反褶积(IMOMEDA) 加权峭度复合故障声学诊断

基于MDFF与ISSA的滚动轴承故障声发射诊断

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振动与冲击 2023年第7期42卷 65-76页

作者：魏巍王之海柳小勤冯正江李佳慧昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650500

针对滚动轴承早期、复合故障难以准确诊断与智能诊断模型超参数确定严重依赖专家先验知识问题,提出一种基于多维深度特征融合(multi-dimensional depth feature fusion, MDFF)与改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm, IS... 详细信息

针对滚动轴承早期、复合故障难以准确诊断与智能诊断模型超参数确定严重依赖专家先验知识问题,提出一种基于多维深度特征融合(multi-dimensional depth feature fusion, MDFF)与改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm, ISSA)的滚动轴承故障声发射诊断方法。用一维卷积与线性瓶颈反向残差二维卷积神经网络构建多输入卷积神经网络(convolution neural network, CNN)结构的诊断模型,模型输入为滚动轴承声发射信号及其小波时频图,提出基于布伦纳梯度和信噪比的质量指标,在108种小波基中筛选出最佳时频图以提升输入数据质量。接着,采用特征金字塔网络将模型的一、二维低层与高层特征融合,建立深度融合的诊断模型。然后,将交叉混沌映射、自适应权重及融合的随机游走策略引入麻雀搜索算法中,以自适应获取MDFFCNN最优超参数。试验表明,对比近期多个主流智能诊断算法,所提方法可避免人工选择诊断模型超参数,对滚动轴承早期尤其复合故障具有更高的诊断精度和稳定性,模型诊断过程的智能化水平得到了进一步提高。

关键词：滚动轴承声发射(AE) 深度学习改进麻雀搜索(ISSA) 卷积神经网络(CNN) 多维深度特征融合(MDFF) 最佳时频图

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攀爬机器人动力学建模与分析

机械科学与技术 2023年第1期42卷 38-45页

作者：王学军张帆昆明理工大学机电工程学院云南省先进装备智能制造技术重点实验室云南省先进装备智能维护工程研究中心昆明650500

针对一种攀爬机器人越障过程中动力学特性与真空模块力系平衡问题,建立了一种基于李群李代数与旋量理论在越障运动过程中攀爬机器人动力学特性分析方法。通过指数积空间的形式推导得到了空间速度雅可比矩阵进而减少因微分求导而产生的奇... 详细信息

针对一种攀爬机器人越障过程中动力学特性与真空模块力系平衡问题,建立了一种基于李群李代数与旋量理论在越障运动过程中攀爬机器人动力学特性分析方法。通过指数积空间的形式推导得到了空间速度雅可比矩阵进而减少因微分求导而产生的奇点,基于李群李代数与旋量理论通过拉格朗日方程建立了物理意义明确、计算复杂度低的动力学方程,建立了真空模块的力学模型,求解得到直角面越障过程中真空模块的最佳吸附力,并应用coppeliasim仿真求解出机器人关节驱动力矩,验证了李群李代数与旋量理论建模的正确性及动力学模型的有效性,通过吸附实验验证了真空模块吸附能力。

关键词：攀爬机器人李群李代数旋量理论动力学建模

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自冲铆机械内锁结构形态的超声无损检测方法

机械工程学报 2024年第2期60卷 10-16页

作者：曾凯田海邢保英张洪申王凯伟何晓聪昆明理工大学云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650500

自冲铆机械内锁区的结构特征直接影响着结构件连接强度和疲劳寿命,是其成形质量评价的重要指标。主要开展自冲铆机械内锁几何特征尺寸及缺陷的无损检测方法研究。基于聚焦超声探头焦平面声压分布,建立结构体边缘声强分布理论公式,并进... 详细信息

自冲铆机械内锁区的结构特征直接影响着结构件连接强度和疲劳寿命,是其成形质量评价的重要指标。主要开展自冲铆机械内锁几何特征尺寸及缺陷的无损检测方法研究。基于聚焦超声探头焦平面声压分布,建立结构体边缘声强分布理论公式,并进行试验验证,明确声束扫描结构体边缘时反射回波信号的演变规律,据此提出一种自冲铆钉脚扩张直径的无损检测方法。结果表明:当超声声束靠近钉脚尖边缘时,回波反射声强的变化率呈现先增大再减小的趋势;反映在钉脚扩张底平面上的超声C扫图中时,对应钉脚尖边缘处的灰度-位置曲线的斜率也存在相同的变化趋势,其灰度值变化率的“极值点”可作为钉脚扩张直径测量的边界点。与实际试件剖切测量结果相比较,该检测方法的相对误差为0.14%~1.87%,验证了该方法的可行性。其次,通过分析扩张底平面上的超声C扫图,还可直观地甄别出铆接过程出现的铆接偏心、裂纹等铆接缺陷。

关键词：自冲铆机械内锁结构超声检测灰度分布

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多源图结构挖掘的RV减速器故障诊断方法

机械科学与技术 2023年

作者：王梦迪刘畅贺飞飞柳小勤王之海昆明理工大学机电工程学院云南省先进装备智能制造技术重点实验室

RV减速器作为应用广泛的高效率、高精度传动装置，对其进行智能诊断对于保障设备运行至关重要。但因其结构复杂、工况时变，使得对其故障诊断存在很大挑战。因此，本文提出一种基于多源图结构挖掘的RV减速器故障诊断方法。首先挖掘三轴... 详细信息

RV减速器作为应用广泛的高效率、高精度传动装置，对其进行智能诊断对于保障设备运行至关重要。但因其结构复杂、工况时变，使得对其故障诊断存在很大挑战。因此，本文提出一种基于多源图结构挖掘的RV减速器故障诊断方法。首先挖掘三轴数据特征非线性关联，构造多源图结构特征集；然后基于图分类任务构造节点嵌入的双卷积图神经网络，提升时变工况下故障诊断的准确率；最后采用自制试验台进行方法验证。结果表明，所提方法能够从三轴传感器数据中有效挖掘图特征，在诊断性能与准确率方面具有很大提升。

关键词： RV减速器图结构挖掘多源图结构特征集图卷积神经网络

基于克里金模型的爬壁机器人负压吸附装置优化设计研究

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中国机械工程 2023年

作者：余翔王学军昆明理工大学机电工程学院云南省先进装备智能制造技术重点实验室

为提高爬壁机器人负压吸附装置的负压值，采用遗传算法结合代理模型、数值模拟等方法对叶轮进行了优化设计。选取叶片数量、叶轮入口直径以及叶片出口角度3个参数作为设计变量；使用试验设计方法生成17组方案，并针对三维模型进行了数... 详细信息

为提高爬壁机器人负压吸附装置的负压值，采用遗传算法结合代理模型、数值模拟等方法对叶轮进行了优化设计。选取叶片数量、叶轮入口直径以及叶片出口角度3个参数作为设计变量；使用试验设计方法生成17组方案，并针对三维模型进行了数值模拟，得到对应的负压值，由此建立了叶轮参数和负压值之间的克里金（Kriging）代理模型；最终采用遗传算法对代理模型进行寻优，得到了最优设计变量组合。研究结果表明：初始模型通过数值模拟得出的数值和实验所得出的数值基本保持一致，两者在相同转速下负压值绝对误差小于7.84%；克里金模型拟合预测效果良好，优化后的吸附装置负压值提高了15.8%。

关键词：爬壁机器人负压吸附 Kriging模型优化设计