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考虑温度影响的机器人关节摩擦模型研究

中国机械工程 2022年

作者：张一楠丁建完华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心

提出了一种连续运转条件下机器人关节摩擦模型。通过该摩擦模型可以在无需对温度进行测量或估计的前提下，描述关节温度变化对机器人关节摩擦力矩的影响。通过实验，测量了机器人关节在不同角速度下连续运转时的摩擦力矩，并基于理论模...

提出了一种连续运转条件下机器人关节摩擦模型。通过该摩擦模型可以在无需对温度进行测量或估计的前提下，描述关节温度变化对机器人关节摩擦力矩的影响。通过实验，测量了机器人关节在不同角速度下连续运转时的摩擦力矩，并基于理论模型对数据进行最小二乘拟合。通过实验结果对比，验证了该关节摩擦模型的有效性。该模型能够较为准确地描述连续运转下关节摩擦力矩的变化情况，对于实际生产中需要以固定轨迹连续运行的机器人，具有一定的意义。

关键词：

具有谐波减速器的机器人关节建模与动力学参数辨识

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信息与控制 2023年第3期52卷 292-301页

作者：张一楠丁建完华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心湖北武汉430074

针对串联机器人,提出了一种改进的机器人关节模型,并采用该模型开展了机器人动力学建模与辨识工作。建立了机器人动力学模型,对机器人关节结构进行分析,改进了关节模型,并通过谐波减速器的输入力矩近似估计其摩擦力矩。选取傅里叶级数... 详细信息

针对串联机器人,提出了一种改进的机器人关节模型,并采用该模型开展了机器人动力学建模与辨识工作。建立了机器人动力学模型,对机器人关节结构进行分析,改进了关节模型,并通过谐波减速器的输入力矩近似估计其摩擦力矩。选取傅里叶级数为激励轨迹并优化其参数,通过控制关节按照所得轨迹运动,采集并处理相关数据,并基于加权最小二乘法分别辨识机器人关节模型参数与连杆动力学参数。通过关节预测力矩对所得参数进行验证,结果表明,基于改进关节模型的机器人动力学模型精度得到明显提升。

关键词：串联机器人关节模型参数辨识谐波减速器最小二乘法

基于WLS-MBO算法的串联机器人动力学参数辨识

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计算机工程与科学 2023年第7期45卷 1274-1281页

作者：张一楠丁建完华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心湖北武汉430074

针对六自由度串联机器人的参数辨识,提出了一种基于加权最小二乘和候鸟优化算法(WLS-MBO)的动力学参数辨识方法。首先基于串联机器人动力学原理,得到考虑了库伦粘滞摩擦参数的线性化动力学方程。采用五阶傅里叶级数作为辨识激励轨迹,通... 详细信息

针对六自由度串联机器人的参数辨识,提出了一种基于加权最小二乘和候鸟优化算法(WLS-MBO)的动力学参数辨识方法。首先基于串联机器人动力学原理,得到考虑了库伦粘滞摩擦参数的线性化动力学方程。采用五阶傅里叶级数作为辨识激励轨迹,通过机器人控制器驱动关节对激励轨迹进行跟踪,采集机器人运动过程中的关节位置和力矩数据,并通过加权最小二乘法(WLS)得到动力学参数的初始解。利用候鸟优化算法(MBO)对WLS的结果进行二次寻优,以提高动力学参数的辨识精度。实验结果表明:所提辨识方法具有较好的辨识效果,能够进一步提高辨识精度;MBO算法具有更优的全局搜索能力。

关键词：串联机器人参数辨识候鸟优化算法

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机器人动力学参数辨识研究

组合机床与自动化加工技术 2023年第5期 10-13,18页

作者：邹孔金丁建完华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

基于动力学模型的控制是改善机器人运动控制性能的有效方法,为了得到精确的动力学模型,需获得准确的机器人动力学参数,采用加权最小二乘法与遗传粒子群混合算法结合的辨识算法获得准确的动力学参数。关节摩擦影响动力学模型精度,传统库... 详细信息

基于动力学模型的控制是改善机器人运动控制性能的有效方法,为了得到精确的动力学模型,需获得准确的机器人动力学参数,采用加权最小二乘法与遗传粒子群混合算法结合的辨识算法获得准确的动力学参数。关节摩擦影响动力学模型精度,传统库伦粘滞摩擦模型精度不高,引入一种新的连续摩擦模型,采用牛顿-欧拉法建立机器人动力学模型,采集机器人在激励轨迹运动下的数据,先采用加权最小二乘法辨识得到初始解,在初始解的基础上设定解的边界,分别采用遗传算法、粒子群算法、遗传粒子群混合算法辨识动力学参数,并于已有方法进行对比,结果表明遗传粒子群混合算法辨识动力学参数精度更高。最后,选取验证轨迹验证动力学参数的精度,结果表明辨识得到的动力学参数能够建立精确动力学模型。

关键词：参数辨识加权最小二乘法摩擦模型遗传算法粒子群算法

基于改进SPBO算法的关节机器人动力学参数辨识

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机床与液压 2023年第5期51卷 1-7页

作者：兰建斌陈立平华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心湖北武汉430074

提出一种基于改进学生心理学优化(BSPBO)算法的机器人动力学参数辨识方法。通过Newton-Euler法构建关节型机器人动力学模型,设计符合运动约束的五阶傅里叶级数作为激励轨迹;引入SPBO算法并对其进行如下改进:增加Good Student分类在学生... 详细信息

提出一种基于改进学生心理学优化(BSPBO)算法的机器人动力学参数辨识方法。通过Newton-Euler法构建关节型机器人动力学模型,设计符合运动约束的五阶傅里叶级数作为激励轨迹;引入SPBO算法并对其进行如下改进:增加Good Student分类在学生种群中所占比例、改善迭代过程中求解变量越界的处理方式,以提高算法的开发能力和全局探索能力,克服SPBO易陷入局部最优的缺陷;以具备关节力矩测量功能的机器人平台为对象,开展动力学参数辨识实验。结果表明:BSPBO算法的收敛精度更高、收敛速度更快,能稳定高效地完成各关节动力学参数的辨识。

关键词：学生心理学优化算法动力学参数参数辨识关节型机器人

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基于等几何分析基函数重用的积分方法

计算机辅助设计与图形学学报 2016年第9期28卷 1436-1442页

作者：徐曼曼王书亭吴紫俊罗年猛华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

针对等几何分析方法计算过程中的积分效率严重制约计算效率的问题,提出一种基于基函数分类重用的积分方法.首先通过均匀B样条基函数的性质将基函数分类,然后通过支撑域的线性变换实现了基函数的重用,最后采用适合等几何分析的精确高斯... 详细信息

针对等几何分析方法计算过程中的积分效率严重制约计算效率的问题,提出一种基于基函数分类重用的积分方法.首先通过均匀B样条基函数的性质将基函数分类,然后通过支撑域的线性变换实现了基函数的重用,最后采用适合等几何分析的精确高斯积分方法,在保证计算精度的同时显著提高积分效率.数值算例结果表明,该积分方法是可行的和有效的.

关键词：等几何分析数值积分半点规则样条基函数

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特征联动下的建模-分析集成系统研发

计算机辅助设计与图形学学报 2014年第12期26卷 2258-2266页

作者：魏一雄王启富黄运保刘清华刘云华华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

针对产品设计过程中在cad/CAE平台因繁复交互操作而导致设计效率低下的问题,提出并实现了一种几何建模与性能分析融合统一的集成化方法.该方法基于特征结构,面向建模和分析历史链,在自适应网格划分和边界条件调整技术的基础上,采用联动... 详细信息

针对产品设计过程中在cad/CAE平台因繁复交互操作而导致设计效率低下的问题,提出并实现了一种几何建模与性能分析融合统一的集成化方法.该方法基于特征结构,面向建模和分析历史链,在自适应网格划分和边界条件调整技术的基础上,采用联动重构机制将产品性能分析和几何建模功能相融合,真正实现了产品设计和分析过程的融合;为保证建模-分析集成后的快速响应,在计算过程中利用了快速边界元算法和GPU硬件并行加速策略.最后将文中方法引入三维建模系统——InteSolid,搭建了建模-分析融合统一的原型系统,并通过设计实例验证了该方法的有效性.

关键词：联动重构建模-分析集成边界条件自适应调整自适应网格质量调整

面向工程图版权保护和修改定位的半脆弱水印算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2014年第8期26卷 1240-1250页

作者：陈永府崔洪星王彦伟陈立平华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

针对现有的cad工程图水印算法没有充分考虑工程图的图元特性,透明性低、鲁棒性差、修改定位不准确的问题,提出一种有效地应用于cad工程图的半脆弱水印算法.首先将水印序列循环扩展,扩展后的长度等于工程图图元对的个数;然后遍历工程图... 详细信息

针对现有的cad工程图水印算法没有充分考虑工程图的图元特性,透明性低、鲁棒性差、修改定位不准确的问题,提出一种有效地应用于cad工程图的半脆弱水印算法.首先将水印序列循环扩展,扩展后的长度等于工程图图元对的个数;然后遍历工程图图元对,在图元对的某属性比值中依次嵌入1位水印;水印提取是水印嵌入的逆过程,统计分析提取出的扩展水印序列可得正确的水印信息;最后采用对比提取出的扩展水印序列与理论嵌入值来验证图纸的完整性,并定位修改的部分.实验结果表明,该算法不仅能够免疫平移、旋转、缩放操作,还能抵抗修改、删除、增加图元等恶意攻击,同时能够实现精确的修改定位.

关键词：工程图数字水印版权保护修改定位

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CUDA架构下的靶丸辐射能流并行计算

计算机辅助设计与图形学学报 2013年第7期25卷 937-945页

作者：赵权黄运保孙宇航华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心武汉430074

针对惯性约束聚变(ICF)间接驱动对称性分析中靶自身遮挡判断困难、表面辐射能流计算效率低等问题,提出了基于CUDA的靶丸辐射能流并行计算方法.该方法以两区近似均匀模型为基础,利用四叉树结构对靶离散单元进行层次化表示,再根据包围盒... 详细信息

针对惯性约束聚变(ICF)间接驱动对称性分析中靶自身遮挡判断困难、表面辐射能流计算效率低等问题,提出了基于CUDA的靶丸辐射能流并行计算方法.该方法以两区近似均匀模型为基础,利用四叉树结构对靶离散单元进行层次化表示,再根据包围盒的相交判断快速剔除遮挡单元;通过单元视角因子计算过程到GPU各运算线程的映射,实现了靶丸辐射能流计算的并行化.实验结果表明,在保证同样计算精度的同时,文中算法平均加速比在考虑遮挡时为15,不考虑遮挡时为400,具有较高的计算效率.

关键词：惯性约束聚变视角因子四叉树遮挡剔除 CUDA