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可控变胞式码垛机器人非线性动态可靠性分析

机械工程学报 2023年第11期59卷 189-200页

作者：王汝贵陈辉庆董奕辰广西大学机械工程学院南宁530004 桂林理工大学机械与控制工程学院桂林510006

变胞机构具有多构态的优点,在构态变换时会不可避免地产生内冲击力,严重时会发生共振,其动态可靠性问题是确保其在工程应用中实现多构态正常运行的关键。以面向工件搬运任务的可控变胞式码垛机器人为研究对象,在运用有限元法建立该机器... 详细信息

变胞机构具有多构态的优点,在构态变换时会不可避免地产生内冲击力,严重时会发生共振,其动态可靠性问题是确保其在工程应用中实现多构态正常运行的关键。以面向工件搬运任务的可控变胞式码垛机器人为研究对象,在运用有限元法建立该机器人工作过程的非线性动力学模型的基础上,运用改进的L-P法得出该模型的共振频率,考虑了多种失效模式、多种不确定变量和非线振动因素的影响,提出了非线性动态可靠性的分析方法。在实例中以输入端角度偏差值、输出端负载为不确定变量进行可靠性分析,得出了机器人构态变换后的可靠度变化,将该计算结果与基于神经网络的蒙特卡洛法的计算结果以及实验数据得出的结果进行了对比,偏差均较小,说明该方法具有一定的准确性。进一步,考虑内冲击力频率为不确定变量,在含有共振频率的频率区间内得出了避免发生失效所对应的不确定变量的范围。研究工作为面向任务的变胞机构的实际应用提供了可靠性理论参考。

关键词：变胞机构码垛机器人动态可靠性不确定变量非线性

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一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

机械工程学报 2023年第5期59卷 100-111页

作者：王汝贵董奕辰陈辉庆广西大学机械工程学院南宁530004 桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541006

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的... 详细信息

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。

关键词：变胞机构工业机器人轨迹规划时间最优嵌套粒子群算法

基于KNN和XGBoost的室内指纹定位算法

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电子测量技术 2023年第2期46卷 81-86页

作者：卢海钊彭慧豪唐滔王守峰张烈平桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541004 桂林理工大学南宁分校电气与电子工程系南宁532100

针对KNN算法定位精度有待提高以及定位稳定性较差的问题,本文提出了一种基于KNN算法和XGBoost算法的室内指纹定位算法。该算法首先将样本集划分为训练集和测试集,将训练集中AP的RSSI数据作为特征,坐标作为标签,使用XGBoost算法进行建模... 详细信息

针对KNN算法定位精度有待提高以及定位稳定性较差的问题,本文提出了一种基于KNN算法和XGBoost算法的室内指纹定位算法。该算法首先将样本集划分为训练集和测试集,将训练集中AP的RSSI数据作为特征,坐标作为标签,使用XGBoost算法进行建模。其次,融合KNN模型,将KNN算法寻找到的近邻集合引入XGBoost模型中,再结合单独XGBoost算法的预测结果,以实现坐标定位。最后,在实际环境下研究了算法的K值、回归树数量、决策树深度和学习率对误差的影响,确定算法的相关参数。通过搭建的实际实验环境进行了测试,实验结果表明,本文提出算法的平均定位误差为1.55 m,较于KNN算法和XGBoost算法分别减少了24.76%和11.93%,并且累积分布函数曲线的收敛速度更快,具有较好的定位性能。

关键词：室内指纹定位 KNN XGBoost WiFi定位

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极限位姿工况下四自由度机械手力学特性

桂林理工大学学报 2020年第3期40卷 612-616页

作者：秦建华蒋芳明桂林理工大学机械与控制工程学院广西桂林541006 桂林理工大学南宁分校南宁530001

针对四自由度机械手工作时手臂易发生弯曲、疲劳断裂等问题,构建了机械手的有限元模型,对极限位姿状态下的水平最大伸展位姿与垂直最大伸展位姿的机械手进行仿真实验,验证了其可靠性,并对机械手进行相应的物理样机实验。结果表明:在两... 详细信息

针对四自由度机械手工作时手臂易发生弯曲、疲劳断裂等问题,构建了机械手的有限元模型,对极限位姿状态下的水平最大伸展位姿与垂直最大伸展位姿的机械手进行仿真实验,验证了其可靠性,并对机械手进行相应的物理样机实验。结果表明:在两种极限位姿工况下,机械手的最大应力均位于小臂的连杆上端,最大位移则位于机械手前臂的前端,其中最大应力为19.131 MPa,最大位移为0.278 mm。同时通过对有限元计算分析结果与实验结果的对比分析,仿真结果与实验结果数据基本一致,验证了机械手有限元分析的正确性。

关键词：四自由度机械手位姿有限元分析

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甘蔗切割器螺旋提升机构输送性能分析与改进

农业工程学报 2016年第5期32卷 21-28页

作者：李尚平邓雄叶才福王海波沈中华广西民族大学化学化工学院南宁530008 广西大学机械工程学院南宁530004 桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541004

为改善甘蔗收割机物流系统的堵塞问题,以切割器螺旋提升机构为主要研究对象,通过仿真模拟分析与试验研究手段,探讨了摩擦系数等因素对甘蔗物流堵塞的影响,通过UG和ADAMS建立虚拟样机仿真模型,仿真结果表明,增大螺旋的摩擦系数可以提高... 详细信息

为改善甘蔗收割机物流系统的堵塞问题,以切割器螺旋提升机构为主要研究对象,通过仿真模拟分析与试验研究手段,探讨了摩擦系数等因素对甘蔗物流堵塞的影响,通过UG和ADAMS建立虚拟样机仿真模型,仿真结果表明,增大螺旋的摩擦系数可以提高甘蔗的输送速度,减少甘蔗平均滞留时间。高速摄影试验表明,螺旋选用摩擦系数大的轮胎胶作为覆盖层时、当切割器转速在750 r/min左右时,甘蔗的滞留时间较原钢筋螺旋缩短了17%左右,可以改进切割器物流系统堵塞问题。基于上述机理,设计了平面螺旋结构,其与甘蔗的接触方式由原来的点接触变为线接触,仿真分析表明,面宽为20 mm的螺旋与原圆柱型螺旋相比,甘蔗滞留时间缩短了32%,说明平面螺旋可以有效地抑制前端输送系统的堵塞现象;适当加宽螺旋提升机构的面宽有利于减少甘蔗滞留时间,单位时间内甘蔗输送更快、更稳定。该研究为后续试验研究及物理样机的改进设计提供了参考。

关键词：农业机械计算机仿真农作物甘蔗收割机物流堵塞摩擦系数试验

LiNiPO_4前驱体固相反应合成动力学及电容性能

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北京理工大学学报 2011年第7期31卷 872-877页

作者：黄映恒童张法廖森蓝建京广西大学化学化工学院广西南宁530004 桂林理工大学南宁分校冶金工程系广西南宁530001

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸镍为原料,以聚乙二醇PEG-400为表面活性剂,采用前驱体固相活化法制备LiNiPO4纳米晶材料.固相制备过程的活化能E=81.08 kJ·mol-1,过程动力学为二维相界面扩散反应机理.前驱体生成LiNiPO4的反应符合界面反... 详细信息

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸镍为原料,以聚乙二醇PEG-400为表面活性剂,采用前驱体固相活化法制备LiNiPO4纳米晶材料.固相制备过程的活化能E=81.08 kJ·mol-1,过程动力学为二维相界面扩散反应机理.前驱体生成LiNiPO4的反应符合界面反应指数成核机理,活化能E1=11.82 kJ·mol-1,指前因子lnA=13.82;LiNiPO4晶体生长过程具有较小的活化能E2=17.73 kJ·mol-1;Li3PO4转化反应和反应体系物系晶化过程符合二维相界面扩散反应机理,其是制备过程可控制的重要步骤.材料复合电极LiNiPO4+Nafion/C在0.5 mol·L-1H2SO4中具有典型的电容性能,电极比电容为214 F·g-1,经1 000次循环,电极电容量不但没有衰减反而略有增加,是潜在的电容器材料.

关键词： LiNiPO4 含锂磷酸盐固相反应超电容性

刀盘轴向振动和切割参数对甘蔗收获机切割质量的影响

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农业工程学报 2022年第18期38卷 62-71页

作者：莫瀚宁李尚平邱辰马少春黄志民周敬辉广西科学院南宁530007 中国农业大学工学院北京100083 梧州学院机械与资源工程学院梧州543000 广西民族大学电子信息学院南宁530006 桂林理工大学南宁分校机械与控制工程系南宁532100

甘蔗切割质量差会导致宿根破头,造成第二年宿根发芽率降低,极大影响甘蔗产量和经济效益。该研究围绕刀盘轴向振动和切割参数对甘蔗收获机切割质量的影响开展研究,利用自主研发的甘蔗收获机试验平台进行砍蔗试验,以甘蔗的裂纹总数、最大... 详细信息

甘蔗切割质量差会导致宿根破头,造成第二年宿根发芽率降低,极大影响甘蔗产量和经济效益。该研究围绕刀盘轴向振动和切割参数对甘蔗收获机切割质量的影响开展研究,利用自主研发的甘蔗收获机试验平台进行砍蔗试验,以甘蔗的裂纹总数、最大裂纹深度、最大裂纹长度和宿根破头数作为评价指标,采用改进熵值法计算各指标的综合评价值,通过单因素试验、正交试验和二次回归正交旋转组合试验,分析以刀盘轴向振幅和频率表征的刀盘轴向振动以及刀盘转速、甘蔗收获机行走速度和刀盘倾角及其交互作用对甘蔗切割质量的影响。试验结果表明,甘蔗切割质量和刀盘轴向振幅以及频率之间呈线性负相关关系;刀盘轴向振幅和频率对甘蔗切割质量具有显著的影响,P值分别为0.002和0.035。刀盘转速、甘蔗收获机行走速度和刀盘倾角对甘蔗切割质量的影响不显著,P值都大于0.05。刀盘轴向振幅和频率的交互作用以及刀盘轴向振幅和刀盘转速的交互作用对甘蔗切割质量具有显著的影响,P值分别为0.045和0.036。其他因素交互作用对甘蔗切割质量的影响不显著,P值都大于0.05。对甘蔗切割质量影响的显著程度大小为刀盘轴向振幅、频率、甘蔗收获机行走速度、刀盘倾角、刀盘转速;刀盘轴向振幅和频率越大,甘蔗切割质量的综合评价值越大,切割质量越差;刀盘轴向振幅和刀盘转速同时增大,甘蔗切割质量的综合评价值增大,切割质量变差。用高速摄像机观察砍蔗过程发现,甘蔗需经历1次以上的切割才会被砍断,且不同的切入位置之间存在高度差。应采取减振措施降低切割系统的振幅,同时提高车架和切割系统的固有频率,避免出现共振现象。研究结果可为研发具有高切割质量的甘蔗收获机提供参考。

关键词：收获机振动切割质量刀盘切割参数