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基于混合概率运动基元的机器人轨迹鲁棒性建模

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机械工程学报 2024年

作者：苏永彬刘暾东厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院

针对大作业半径机器人在演示学习过程中存在的轨迹离群问题，提出一种基于混合概率运动基元的机器人演示轨迹鲁棒性建模方法。该方法采用基于动态时间规整的方法对采集到的演示轨迹进行预处理，通过映射矩阵路径寻优提升轨迹点的分布质... 详细信息

针对大作业半径机器人在演示学习过程中存在的轨迹离群问题，提出一种基于混合概率运动基元的机器人演示轨迹鲁棒性建模方法。该方法采用基于动态时间规整的方法对采集到的演示轨迹进行预处理，通过映射矩阵路径寻优提升轨迹点的分布质量，解决了演示者动作卡顿与速度不均造成的轨迹时间长度不一问题。在此基础上，采用概率运动基元模型的置信区间设定轨迹点数量阈值，对轨迹样本进行聚类和权重分配；利用聚类结果和权重参数构建混合概率运动基元模型，抑制离群轨迹对模型参数的偏移，以提高模型鲁棒性。为验证方法有效性，设计了手写字母轨迹公共数据集和实际机械臂上料轨迹的演示学习实验，并引入平均弗雷歇距离和平均欧氏距离定量评估模型可靠性；实验结果表明：所提方法有效约束了离群轨迹对模型参数造成的偏移，与传统的概率运动基元模型和高斯混合模型相比表现出更强的鲁棒性，在大作业半径的工业机器人领域具有良好的应用前景。

关键词：演示学习动态时间规整概率运动基元轨迹建模

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电极过程动力学反应速率常数测量的若干方法

电化学（中英文） 2024年第2期30卷 35-45页

作者：韩联欢郭佳瑶崔苗苗厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院机电工程系福建厦门361005 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

电子转移反应的标准反应速率常数是电化学反应的“本征”动力学性质,也是电极过程动力学研究的重要内容之一,对于电极反应的机理和路径的理解以及电催化剂和电池材料等的筛选和理性设计均具有重要意义。本文将主要介绍电化学反应速率常... 详细信息

电子转移反应的标准反应速率常数是电化学反应的“本征”动力学性质,也是电极过程动力学研究的重要内容之一,对于电极反应的机理和路径的理解以及电催化剂和电池材料等的筛选和理性设计均具有重要意义。本文将主要介绍电化学反应速率常数测定的实验方法,包括极化曲线、旋转圆盘、超微电极、扫描电化学显微镜、电化学阻抗谱、电流阶跃、电势阶跃以及循环伏安等方法,以期对开展电极过程动力学研究的相关研究人员和学生有所裨益。

关键词：反应速率常数传质速率稳态方法暂态方法

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基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法

光学精密工程 2024年第7期32卷 1045-1058页

作者：高云龙李建鹏郑兴莘邵桂芳祝青园曹超厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102 厦门大学自动化系福建厦门361102 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005

传统的模糊C均值算法直接基于原始数据进行聚类,数据的内在结构可能会被噪声、异常值或其他因素破坏,因此聚类性能会受到影响。为提升FCM算法的鲁棒性,提出了一种基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法。近邻信息指的是一种基于数据点... 详细信息

传统的模糊C均值算法直接基于原始数据进行聚类,数据的内在结构可能会被噪声、异常值或其他因素破坏,因此聚类性能会受到影响。为提升FCM算法的鲁棒性,提出了一种基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法。近邻信息指的是一种基于数据点之间相似度的度量,每个数据点都可以看作其他数据点的近邻,但是不同数据点之间的相似度是不同的。将样本点的近邻信息GX和类中心点的近邻信息GV融入基础FCM模型中,为聚类过程提供更多的数据结构信息,用于指导聚类算法中的簇划分过程,以提升算法的稳定性,并提出了3个迭代算法求解本文提出的聚类模型。与其他先进聚类算法对比,在部分基准数据集上聚类性能有10%以上的提升,同时还从参数敏感性、收敛性、消融实验等方面对算法进行评价。实验结果可以充分显示本文提出的聚类算法的可行性与有效性。

关键词：模糊C均值聚类自适应近邻算法鲁棒性迭代算法

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虚拟TCP设置及其在机器人数字化编程与加工中的应用

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机床与液压 2024年第17期52卷 23-27页

作者：林长鸿夏子瑜孙健冬黄沅松席文明厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

数字化制造中,机器人加工装备在数字化空间中实现轨迹生成、优化和加工仿真,需要利用TCP坐标系对轨迹进行转换并实现与实际加工一致的轨迹运动仿真,提高加工精度。当机器人采用工件在手的作业方式时,其TCP坐标系和轨迹点同时处于机器人... 详细信息

数字化制造中,机器人加工装备在数字化空间中实现轨迹生成、优化和加工仿真,需要利用TCP坐标系对轨迹进行转换并实现与实际加工一致的轨迹运动仿真,提高加工精度。当机器人采用工件在手的作业方式时,其TCP坐标系和轨迹点同时处于机器人末端,无法驱动机器人运动。通过设置虚拟TCP坐标系并利用虚拟TCP坐标系与轨迹点重合的约束条件,统一工件在手和工具在手的轨迹转换方法。在运行轨迹点时,机器人的TCP坐标系依次与转换后的轨迹点重合,保证仿真过程与机器人实际加工过程的一致。通过设置多个虚拟TCP坐标系,可以对相同轨迹点进行复用,提高编程效率。为验证虚拟TCP坐标系设置的正确性,分别在机器人铣削和磨削加工的数字化空间中设置虚拟TCP坐标系,通过对实际产品的加工,验证了两个空间中轨迹运行的一致性。通过调整数字化空间中的虚拟TCP位置,其磨削精度可以达到0.15 mm。

关键词：数字化空间虚拟TCP坐标系轨迹转换机器人加工

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机器人加工误差分析及提高加工精度的方法

工具技术 2024年第4期58卷 135-140页

作者：孙健冬席文明黄沅松厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建省厦门市361005

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响... 详细信息

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响。采用新MDH法建立运动学模型,对位置和姿态关节进行解耦,利用解析法求取位置关节角,用牛顿迭代法求取姿态关节角。在工具标定时,建立机器人加工装备的数字化模型,利用实际装备与数字化装备的映射一致性,求取工具的安装与制造误差。采用新MDH法可方便设置基坐标系,易于计算初始零位值。实验结果表明,初始零位值补偿后,机器人本体和工具标定后的轨迹精度可以达到0.28mm。

关键词：机器人加工精度本体与工具标定初始零位值新MDH法映射一致性

直线共轭内啮合齿轮泵集中参数法建模与激振源研究

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农业机械学报 2024年第6期55卷 434-441页

作者：盛精朱少辉叶绍干陈鼎赵守军刘会祥厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院厦门361021 北京精密机电控制设备研究所北京100076

直线共轭内啮合齿轮泵作为高效且静谧性能良好的动力元件,在电静压作动系统得到广泛应用。本文采用集中参数法建立直线共轭内啮合齿轮泵仿真模型。建立了实验平台,对直线共轭内啮合齿轮泵进出口压力脉动进行了测试。分析了直线共轭内啮... 详细信息

直线共轭内啮合齿轮泵作为高效且静谧性能良好的动力元件,在电静压作动系统得到广泛应用。本文采用集中参数法建立直线共轭内啮合齿轮泵仿真模型。建立了实验平台,对直线共轭内啮合齿轮泵进出口压力脉动进行了测试。分析了直线共轭内啮合齿轮泵在吸排油区的压力脉动、齿腔内压力分布以及齿轮和齿圈在x轴和y轴方向的径向力等激振源。研究结果表明:所建立的直线共轭内啮合齿轮泵集中参数模型具有良好的精度和可靠性;齿轮和齿圈径向力随偏转角周期变化,在x轴方向,齿轮所受到的径向力指向低压区,齿圈受到的径向力指向高压区。在y轴方向,齿轮和齿圈所受到的径向力在正负之间波动。齿轮和齿圈所受径向力在x轴方向的基频幅值均小于其在y轴方向的基频幅值;困油现象会导致齿腔压力略微升高。研究结果为直线共轭内啮合齿轮泵的优化设计和振动噪声分析提供了参考。

关键词：直线共轭内啮合齿轮泵集中参数法压力脉动径向力激振源

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扫描电化学显微镜定量分析反应动力学的方法

化学教育（中英文） 2024年第14期45卷 114-118页

作者：韩联欢南文静汪洋厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院机电工程系福建厦门361005 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

扫描电化学显微镜是结合了电化学检测技术、超微电极技术以及三维操纵技术发展起来的一种微区电化学研究方法,其显著的优势在于较高的时间分辨、空间分辨以及独有的化学反应活性分辨,广泛应用于电极过程动力学、电化学成像、电化学微纳... 详细信息

扫描电化学显微镜是结合了电化学检测技术、超微电极技术以及三维操纵技术发展起来的一种微区电化学研究方法,其显著的优势在于较高的时间分辨、空间分辨以及独有的化学反应活性分辨,广泛应用于电极过程动力学、电化学成像、电化学微纳制造、电分析、生物化学等领域。然而,如何利用实验数据进行分析得到定量、可靠的待研究界面反应的动力学数据,在很多教材以及教学过程中并没有很明确的描述,导致多数初学者在学习和科研中有一些困惑。针对以上问题主要介绍了几种常用的利用SECM实验定量分析动力学参数的方法。同时,提出了一种基于COMSOL和MATLAB联用的非线性拟合方法,可快速获得反应动力学常数,以期对开展相关研究的人员和学生提供帮助。

关键词：扫描电化学显微镜反应动力学渐进曲线非线性拟合

激光融合制造及在柔性微纳传感器的应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 236-265页

作者：蔡子墨匡翠方杨华勇洪明辉徐凯臣流体动力基础件与机电系统全国重点实验室浙江大学机械工程学院浙江杭州310027 极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 萨本栋微米纳米科学技术研究院厦门大学机电工程系福建厦门361102

柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合... 详细信息

柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限,通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”,为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料,展示激光融合制造的技术优势,接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论,最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望,通过多学科交叉互融,开辟柔性微纳传感器制造新路径,拓展激光制造技术的应用场景。

关键词：激光融合制造激光-物质相互作用微纳制造柔性电子柔性微纳传感器

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多源数据驱动的主控式创新框架

浙江大学学报（工学版） 2024年第10期58卷 2084-2095,2118页

作者：石庆林张凯瑞侯亮郭小暄张文博连晓振陈永超穆瑞厦门大学机电工程系福建厦门361102 厦门大学航空航天学院福建厦门361102 厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361005 厦门盈趣科技股份有限公司福建厦门361027

为了解决设计知识和单源数据驱动的传统需求挖掘方法过于依赖设计经验、需求挖掘不全面、缺乏需求预测等问题,提出新的主控式创新框架.以非结构化文本数据为对象,从用户角度对需求进行特征提取及分类;以产品运行大数据为对象,从产品角... 详细信息

为了解决设计知识和单源数据驱动的传统需求挖掘方法过于依赖设计经验、需求挖掘不全面、缺乏需求预测等问题,提出新的主控式创新框架.以非结构化文本数据为对象,从用户角度对需求进行特征提取及分类;以产品运行大数据为对象,从产品角度挖掘用户需求;运用需求预测理论对未来产品隐性需求进行预测,构建数据驱动的主控式创新矩阵.相较于知识驱动为主的传统市场调研和单源数据的需求挖掘方法,所提框架显性需求挖掘更为客观全面,兼顾未来隐性需求挖掘.以某智能制造企业的迷你打印机为案例,验证了所提框架的有效性.

关键词：多源数据主控式创新在线评论运行大数据创新矩阵需求预测

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