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基于柔顺控制的航天器大部件机器人装配技术

机械工程学报 2018年第11期54卷 85-93页

作者：胡瑞钦张立建孟少华董悫隆昌宇北京卫星环境工程研究所北京市航天产品智能装配技术与装备工程技术研究中心

针对航天器大部件装配需求,给出一套基于力/位控制的机器人柔顺装配方法。基于装配界面作用力方向及机器人工具坐标系方向,实时计算用于力/位控制的笛卡尔坐标系。为避免力控制过程中的机器人抖动,设计了力与机器人速度的“S”型关系曲... 详细信息

针对航天器大部件装配需求,给出一套基于力/位控制的机器人柔顺装配方法。基于装配界面作用力方向及机器人工具坐标系方向,实时计算用于力/位控制的笛卡尔坐标系。为避免力控制过程中的机器人抖动,设计了力与机器人速度的“S”型关系曲线。针对自由空间力控制、销钉导向等典型应用需求给出了力/位控制策略。针对机器人负载发生变化情况下的界面分离问题,对机器人在装配不同阶段下负载的质量特性进行预先测量,在界面分离时进行负载质量特性参数的切换,实现对应负载的重力补偿,并采用柔顺控制方法释放待分离界面的作用力,最终实现界面安全分离。试验结果表明,采用所设计的力/位控制方法,在工件安装的各主要过程中,工件可以稳定顺应外部约束,最终安装到位,在界面分离阶段,所述方法可以有效释放界面作用力,实现界面安全分离。

关键词：柔顺控制工业机器人力/位控制重力补偿航天器

结构参数约束下的磁场补偿式双层时栅角位移传感器研究

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中国机械工程 2023年第19期34卷 2296-2303,2312页

作者：杨继森周润张天恒卢渝吴灼张迪张静重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

时栅角位移传感器广泛运用于数控机床、工业机器人等领域中的角度测量。针对双层时栅角位移传感器测量过程中时变磁场分布不对称问题,提出了一种磁场补偿驱动方案,该方案通过对双层平面线圈分层分幅值激励来提高时变磁场的对称性。首先... 详细信息

时栅角位移传感器广泛运用于数控机床、工业机器人等领域中的角度测量。针对双层时栅角位移传感器测量过程中时变磁场分布不对称问题,提出了一种磁场补偿驱动方案,该方案通过对双层平面线圈分层分幅值激励来提高时变磁场的对称性。首先建立了传感器时变磁场参数化数学模型,根据磁场补偿思路确定了两层激励信号幅值比与传感器结构参数的关系;然后构建了仿真模型,并搭建了传感器实验系统;最后,进行了原有驱动方案与磁场补偿式驱动方案的对比仿真与实验分析。仿真数据表明,磁场补偿驱动方案优化了磁场分布,有效地减小了传感器节距内互补位置的感应电动势幅值差,双层时栅角位移传感器节距内测量误差减小了37.4%;实验数据表明,磁场补偿驱动方案使节距内测量误差降低至(-20.8″,12.6″)。仿真与实验数据的对比验证了磁场补偿驱动方案的有效性。

关键词：角位移传感器磁场补偿驱动方案测量误差

基于滑板压秆旋切式防堵装置的秸秆摩擦特性研究

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农业工程学报 2016年第11期32卷 83-89页

作者：卢彩云赵春江孟志军王秀武广伟高娜娜北京农业智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097 农业部农业信息技术重点实验室北京100097 北京农业信息技术研究中心北京100097

结合被动式防堵装置和动力驱动式防堵装置的优缺点,开发了一种新型的滑板压秆旋切式防堵装置。针对秸秆能否顺利通过滑板压秆旋切式防堵装置主要涉及滑板与秸秆的摩擦系数及土壤与秸秆的摩擦系数的问题,该研究以华北一年两熟区主要粮食... 详细信息

结合被动式防堵装置和动力驱动式防堵装置的优缺点,开发了一种新型的滑板压秆旋切式防堵装置。针对秸秆能否顺利通过滑板压秆旋切式防堵装置主要涉及滑板与秸秆的摩擦系数及土壤与秸秆的摩擦系数的问题,该研究以华北一年两熟区主要粮食作物小麦和玉米的秸秆为研究对象,试验对比了Q235钢、不锈钢、木板和塑料4种不同滑板材料及含水率分别为10%、12.5%和15%的3种土壤对秸秆摩擦系数的影响;考虑免耕防堵装置作业时秸秆的状态,秸秆接触角度和秸秆接触部位也作为摩擦系数的影响因素。试验结果表明,滑板材料与玉米和小麦秸秆的摩擦系数分别满足:Q235钢>不锈钢=塑料>木板,不锈钢>Q235钢>木板>塑料,单因素分析表明滑板材料和秸秆接触角度对滑板与玉米和小麦秸秆之间的摩擦系数影响均显著;含水率12.5%和15%的土壤与玉米秸秆的摩擦系数分别比含水率10%的土壤高0.08和0.09,差异显著,秸秆部位和秸秆接触角度对土壤与玉米和小麦秸秆之间的摩擦系数影响均显著;双因素分析表明,滑板与玉米秸秆的摩擦系数受滑板材料和秸秆部位及滑板材料和接触角度之间交互作用的影响,滑板与小麦秸秆的摩擦系数受秸秆部位和接触角度之间交互作用的影响,土壤与玉米秸秆的摩擦系数受秸秆部位和接触角度之间交互作用的影响;三因素分析表明各因素之间不存在交互作用;处理玉米秸秆时滑板材料宜采用Q235钢,处理小麦秸秆时滑板材料宜采用不锈钢材料。该研究为免耕防堵装置的设计提供了参考。

关键词：秸秆农业机械试验滑板摩擦系数免耕防堵装置

基于格拉姆角场与改进CNN-ResNet的风电功率预测方法

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电网技术 2023年第4期47卷 1540-1547页

作者：张淑清杜灵韵王册浩姜安琦徐丽华教育部智能控制系统与智能装备工程研究中心(燕山大学) 河北省秦皇岛市066004 国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北省唐山市063000

风电输出功率的不确定性给电力系统的调度带来了较大的困难,因此准确地预测风电功率变化显得尤为重要。受近些年图像处理蓬勃发展的影响,若将时间序列编码为二维图像,能够让神经网络从“视觉上”对数据进行识别和学习,一定程度上能提高... 详细信息

风电输出功率的不确定性给电力系统的调度带来了较大的困难,因此准确地预测风电功率变化显得尤为重要。受近些年图像处理蓬勃发展的影响,若将时间序列编码为二维图像,能够让神经网络从“视觉上”对数据进行识别和学习,一定程度上能提高分类和计算方法的准确度。因此,提出了一种基于格拉姆角场(Gramian angular fields,GAF)与卷积神经网络–残差网络(convolutional neural network-residual neural network,CNN-Res Net)的预测风电功率的方法。首先,利用GAF将一维历史风电功率数据转换为二维图像,经过CNN提取时间序列的相关性和特征,再利用Res Net提取与风电功率相关的其他相关数据的特征,在增加网络深度的同时解决退化问题,以提高预测的准确度。然后,将两种网络融合,构建双输入网络结构。最后,将该方法应用在宁夏麻黄山第一风电场和西班牙加利西亚风电场数据集上,通过与Res Net、CNN-MLP(muti-layer perception)、门控循环单元、反向传播算法、长短期记忆网络和Bi LSTM(bi-directional long-short term memory)网络模型相比,所提出的GAF与改进CNN-Res Net的预测方法误差更小、预测准确度更高,从而为风电功率预测提供了新思路。

关键词：风电功率预测格拉姆角场卷积神经网络残差网络 CNN-ResNet 网络融合

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IEA-Ⅰ型航空植保高速风洞的设计与校测

农业工程学报 2016年第6期32卷 73-81页

作者：唐青陈立平张瑞瑞徐旻徐刚张斌国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点试验室北京100097 西北工业大学西安710068

针对固定翼农用飞机所搭载航空喷头施药雾滴分布研究的需要,该文依照低湍流度风洞设计原理设计了IEA-I型高速风洞。该风洞型式为直流开口式,主要由动力段、过渡段、扩散段、稳定段、收缩段及试验段等部分组成,风洞总体尺寸为9.8 m×1.2 ... 详细信息

针对固定翼农用飞机所搭载航空喷头施药雾滴分布研究的需要,该文依照低湍流度风洞设计原理设计了IEA-I型高速风洞。该风洞型式为直流开口式,主要由动力段、过渡段、扩散段、稳定段、收缩段及试验段等部分组成,风洞总体尺寸为9.8 m×1.2 m×1.8m（长×宽×高）;动力段选用离心风机;扩散段为小角度扩散,扩散角5°;稳定段采用六角形蜂窝器和9层阻尼网组合设计;收缩段缩比10.24;试验段截面直径为300 mm。该文采用热线风速仪,皮托管和高速PIV系统测定了风洞试验段气流品质,试验结果表明：试验段风速7.6～98 m/s连续可调,气流紊流度小于1.0%,试验段风场均匀度小于0.4%,平均气流偏角小于0.2°,气流动压稳定系数小于2.0%,归一化轴向静压梯度小于0.02。该风洞能模拟固定翼农用飞行器作业飞行条件,为进一步研究航空喷头的参数优化提供试验平台。

关键词：设计流场试验风洞航空植保

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液位-液压-温度同时检测光纤隔膜传感器

仪器仪表学报 2023年第2期44卷 146-153页

作者：姚建南刘志成钟年丙何雪丰张天恒重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心重庆400054 重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

为了实现液位液压及温度三参数同时准确检测,本文首先采用光纤Bragg光栅(FBG)、弹性隔膜、微腔、FBG固定板及导气管构建了光纤隔膜传感器,搭建了测量系统。其次,建立了传感器测量理论模型,实验研究了传感器对液位、液压及温度的响应特... 详细信息

为了实现液位液压及温度三参数同时准确检测,本文首先采用光纤Bragg光栅(FBG)、弹性隔膜、微腔、FBG固定板及导气管构建了光纤隔膜传感器,搭建了测量系统。其次,建立了传感器测量理论模型,实验研究了传感器对液位、液压及温度的响应特性。最后,为了研究传感器对外界环境变化的抗干扰能力,实验研究了温度、倾角和液位动态变化速率对液位及液压测量结果产生的影响。研究结果表明:当液位变化速率为10~100 cm/min、传感器倾斜角度在-30°~30°范围、温度在20℃~60℃范围时,传感器输出信号与液位0~220 cm及液压0~22 kPa间具有线性关系,液位及液压测量结果不受液位变化速率、传感器倾角及温度变化的影响;传感器液位、液压及温度灵敏度分别为35.16 pm/cm、359.46 pm/kPa和10.07 pm/℃,最大相对误差为5.6%。

关键词：液位液压光纤Bragg光栅传感器准确测量灵敏度

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基于腕势控制的智能轮椅无障碍人机交互系统

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第S2期39卷 248-251页

作者：张毅李想罗元重庆邮电大学国家信息无障碍工程研发中心智能系统及机器人研究所重庆400065

将人机交互与智能轮椅结合,设计了一种智能轮椅人机交互系统.自行开发了一种腕部控制器,采用模糊推理方法实时检测腕部的弯曲变化,通过腕部的弯曲变化对智能轮椅的运动状态(前进、后退、左转、右转、停止)进行控制,实现了基于腕势控制... 详细信息

将人机交互与智能轮椅结合,设计了一种智能轮椅人机交互系统.自行开发了一种腕部控制器,采用模糊推理方法实时检测腕部的弯曲变化,通过腕部的弯曲变化对智能轮椅的运动状态(前进、后退、左转、右转、停止)进行控制,实现了基于腕势控制的智能轮椅无障碍人机交互,实验结果表明基于腕势控制的智能轮椅运动更稳定.

关键词：人机交互智能轮椅腕部控制器腕势控制模糊推理

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新型换热设备零部件参数化实体造型系统研究

石油机械 2004年第5期32卷 21-23页

作者：刘敏珊董其伍李成刚郑州大学热能工程研究中心

以AutoCAD2 0 0 0、ObjectARX2 0 0 0和VisualC + + 6 0为开发工具 ,研究开发了新型换热设备零部件参数化实体造型系统。详细分析了开发本系统的关键技术 ,对系统的模块划分、运行机制作了剖析并给出了运行实例。实践证明 ,该系统不仅... 详细信息

以AutoCAD2 0 0 0、ObjectARX2 0 0 0和VisualC + + 6 0为开发工具 ,研究开发了新型换热设备零部件参数化实体造型系统。详细分析了开发本系统的关键技术 ,对系统的模块划分、运行机制作了剖析并给出了运行实例。实践证明 ,该系统不仅能全面展示设计结果 ,并可进行尺寸装配检查 ,为开发新结构及为相应有限元分析提供实体模型 ,为新型换热设备内的流场、温度场数值模拟与分析提供真实的三维模型 ,为其加工制造提供动态装配模拟。

关键词：换热设备有限元分析技术流场温度场 AutoCAD系统计算机辅助设计

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应用工程数据库开发CAD/CAE集成系统

石油机械 2005年第1期33卷 24-26页

作者：刘敏珊李成刚董其伍曹海亮郑州大学热能工程研究中心

为了解决CAE零部件实体建模困难的问题,研究开发了基于统一工程数据库的CAD/CAE集成系统。工程数据库有利于CAD/CAE系统的集成,保持CAD、CAE的几何数据一致。详细介绍了工程数据库的设计、体系结构、工作原理及访问实现,并给出了工程应... 详细信息

为了解决CAE零部件实体建模困难的问题,研究开发了基于统一工程数据库的CAD/CAE集成系统。工程数据库有利于CAD/CAE系统的集成,保持CAD、CAE的几何数据一致。详细介绍了工程数据库的设计、体系结构、工作原理及访问实现,并给出了工程应用实例。应用工程数据库原理在CAD系统中创建的参数化实体模型,可导入CAE系统中,从而实现CAD/CAE系统的集成,可极大提高CAE的建模效率。应用工程数据库技术对提高CAD/CAE效率及并行工程有重大意义。

关键词： CAD/CAE集成工程数据库体系结构参数化实体模型