面向薄皮果类抓取的柔性手前瞻力控方法 被引量：1

1

作者 陈宵燕 孙沂琳 +2 位作者 赵一 张秋菊 何庆浩 《包装与食品机械》 CAS 北大核心 2024年第1期53-59,共7页

针对当前机器人手存在的抓取力控性能差、控制系统复杂等问题,基于柔性手结构性能优势,提出一种面向薄皮果类柔顺抓取的前瞻预测智能力控方法。以最佳位形和力闭合为约束条件,提出适用于柔性手结构配置的4种抓取规划方法,并建立抓取稳... 针对当前机器人手存在的抓取力控性能差、控制系统复杂等问题,基于柔性手结构性能优势,提出一种面向薄皮果类柔顺抓取的前瞻预测智能力控方法。以最佳位形和力闭合为约束条件,提出适用于柔性手结构配置的4种抓取规划方法,并建立抓取稳定性评估机制。构建基于径向基神经网络的非线性回归预测模型,并重点提出基于最小抓取力的前瞻智能力控算法。分析抓取系统结构,设计分层模块化柔性手控制系统,最终搭建柔性手抓取实验平台,进行抓取性能测试。试验结果表明,相对其他2种方法,提出的抓取力控方法抓取力分别降低10.64%和6.91%;抓取成功率分别提高2.67%和5.00%,平均值高达98.00%。研究为柔性手的进一步研究提供参考。 展开更多

关键词 抓取规划 柔性手 稳定性评估 前瞻 最小抓取力

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采用通道像素注意力的多标签图像识别

2

作者 叶庆文 张秋菊 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2024年第8期2109-2117,共9页

多标签图像识别是对包含多个对象类别标签的图像进行预测分类。为了解决多标签图像识别中存在的小对象识别困难和样本数据不平衡问题,分别提出了简单高效的通道像素注意力(CPA)和类权重交叉熵损失。CPA通过计算通道注意力和像素注意力... 多标签图像识别是对包含多个对象类别标签的图像进行预测分类。为了解决多标签图像识别中存在的小对象识别困难和样本数据不平衡问题,分别提出了简单高效的通道像素注意力(CPA)和类权重交叉熵损失。CPA通过计算通道注意力和像素注意力得分来为每个通道生成对应的像素特征,以提升网络对小对象的注意力,将进行池化和增益后的像素特征输入到多层感知机中用于最终的分类预测;引入数据集中的正样本数量分布作为经典的交叉熵(CE)损失函数的权重,以提升模型对样本数量少的对象特征的关注。在公开多标签图像数据集VOC 2007、MS-COCO 2014和VAW上进行对比实验,所提出的方法相较于其他现有的先进方法在平均精度均值(mAP)上分别提高了0.2个百分点、0.7个百分点和0.9个百分点。针对MS-COCO 2014和VAW数据集,类权重交叉熵损失在不增加任何计算成本的情况下,相较于常用的交叉熵损失在mAP上分别提高了0.6个百分点和1.6个百分点,验证了所提方法的先进性和有效性。 展开更多

关键词 深度学习 图像识别 注意力机制 多标签分类 损失函数

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智能双臂无影灯系统的协同运动控制

3

作者 雷上钧 张秋菊 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2024年第5期600-609,共10页

在当前手术照明系统中,手动调节光照位置以消除遮挡物阴影的操作会导致外科医生的注意力分散,且存在污染手术区域无菌环境的可能性,为解决这一问题,提出了一种智能双臂无影灯系统解决方案。采用串联型五自由度双机械臂构建照明系统并建... 在当前手术照明系统中,手动调节光照位置以消除遮挡物阴影的操作会导致外科医生的注意力分散,且存在污染手术区域无菌环境的可能性,为解决这一问题,提出了一种智能双臂无影灯系统解决方案。采用串联型五自由度双机械臂构建照明系统并建立了D-H数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行了求解;针对交叉聚焦照射和主从补光照射两种临床光照场景,提出了相应的双臂协同运动约束机制和运动规划方法;最后,在MATLAB环境中对双臂无影灯系统的协同运动控制算法进行了仿真分析。研究结果表明:双臂协同运动控制算法可行且效果良好,双臂末端和各关节的运动轨迹均柔顺、无突变,智能双臂无影灯系统能够很好地满足手术中的光照调节要求。 展开更多

关键词 手术无影灯 智能无影灯系统 双臂机器人 协同控制 轨迹规划

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基于WPF的OPC技术在数控机床管控系统中的应用 被引量：3

4

作者 沈荣成 张秋菊 +1 位作者 李克修 左文娟 《轻工机械》 CAS 2017年第5期61-64,69,共5页

针对加工车间数控机床设备的实时监测与控制,考虑系统的可扩展性,采用专用和通用相结合的OPC通信技术,提高系统的扩展性。应用.NET平台下WPF框架,使用C#语言和SQL数据库技术开发和实现了数控机床管控系统。系统构建了基于OPC Server和多... 针对加工车间数控机床设备的实时监测与控制,考虑系统的可扩展性,采用专用和通用相结合的OPC通信技术,提高系统的扩展性。应用.NET平台下WPF框架,使用C#语言和SQL数据库技术开发和实现了数控机床管控系统。系统构建了基于OPC Server和多个PLC的管控系统,实现了OPC Server的通信和上位机软件的编程,完成了数据的采集、数据的处理、分析、信息挖掘、实时反馈和实时决策等功能。通过实际运行表明本管控系统工作稳定可靠,具有较大的推广价值。 展开更多

关键词 数控机床 管控系统 OPC技术 WPF框架

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食品机器人末端执行器研究现状与展望 被引量：2

5

作者 张秋菊 张进 孙沂琳 《机械设计与制造工程》 2018年第5期1-8,共8页

综合分析了食品材料的多样性,对食品机器人做了定义和分类,针对不同食品材料的抓取要求,对适合食品行业的机器人末端执行器进行分类,并介绍了国内外研究现状和几种典型的食品机器人末端执行器的研究成果,进而讨论分析了食品机器人末端... 综合分析了食品材料的多样性,对食品机器人做了定义和分类,针对不同食品材料的抓取要求,对适合食品行业的机器人末端执行器进行分类,并介绍了国内外研究现状和几种典型的食品机器人末端执行器的研究成果,进而讨论分析了食品机器人末端执行器研究中仍存在的问题,指出其研究方向与发展趋势。 展开更多

关键词 食品机器人 末端执行器 软体抓手 研究进展

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基于分子动力学方法模拟石墨烯膜剥离行为

6

作者 方久康 董淑宏 《真空》 CAS 2023年第5期60-65,共6页

通过分子动力学(MD)方法研究了从基底表面剥离制备石墨烯薄膜时,基底表面粗糙度、剥离角度以及温度等因素对剥离行为的影响,同时在理论上探讨了剥离力随剥离角度的变化关系。结果表明:随着基底表面粗糙度的增加和温度的升高,剥离力逐渐... 通过分子动力学(MD)方法研究了从基底表面剥离制备石墨烯薄膜时,基底表面粗糙度、剥离角度以及温度等因素对剥离行为的影响,同时在理论上探讨了剥离力随剥离角度的变化关系。结果表明:随着基底表面粗糙度的增加和温度的升高,剥离力逐渐增加;温度在金属辅助剥离石墨烯膜过程中也存在影响,可以通过合理调控温度剥离出不同层数的石墨烯;当剥离角度从0°变化到90°时,剥离力逐渐降低,理论计算与MD模拟结果相一致。本研究可以为探索石墨烯薄膜从粗糙基底表面剥离行为提供一定理论参考。 展开更多

关键词 分子动力学模拟 粗糙基底 石墨烯膜 剥离

原文传递

石墨烯尺寸和分布对石墨烯/铝基复合材料裂纹扩展的影响 被引量：1

7

作者 魏宁 赵思涵 +3 位作者 李志辉 区炳显 花安平 赵军华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第13期251-263,共13页

铝基复合材料由于其质轻高强的特点,是机械工业和航空航天工程中最重要的材料之一.而石墨烯因其优异力学性能和高比表面积等特点,被作为金属基复合材料的理想增强相.然而,目前石墨烯在铝基复合材料中对裂纹扩展影响的机制尚不清晰,制约... 铝基复合材料由于其质轻高强的特点,是机械工业和航空航天工程中最重要的材料之一.而石墨烯因其优异力学性能和高比表面积等特点,被作为金属基复合材料的理想增强相.然而,目前石墨烯在铝基复合材料中对裂纹扩展影响的机制尚不清晰,制约了其在铝基复合材料的设计和应用.本文采用分子动力学模拟方法研究了石墨烯的尺寸和分布对铝基复合材料中裂纹扩展的影响.研究结果表明,当石墨烯尺寸l≤3.35 nm时,在拉伸过程中产生的亚裂纹促进了裂纹扩展。值得注意的是,这种促进作用随着石墨烯与裂纹的距离增大而减弱.当石墨烯尺寸l>3.35 nm时,石墨烯阻碍了裂纹的扩展和亚裂纹位错的滑移.此外,石墨烯的分布和角度可以有效地改变裂纹扩展路径.本研究的结果有助于理解石墨烯在其铝基复合材料中的破坏失效的作用,为设计高性能石墨烯/铝基复合材料提供一定参考依据. 展开更多

关键词 石墨烯 铝基复合材料 裂纹扩展 分子动力学模拟

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串联机器人多模式标定与刚柔耦合误差补偿方法研究 被引量：17

8

作者 陈宵燕 张秋菊 孙沂琳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期396-403,共8页

工业串联机器人有着较大的几何误差,还存在着不可忽视的非几何误差,使其在高精度领域的应用受限。本文建立了一种包含几何与柔性误差的完整刚柔耦合位置误差模型,并采用基于预测残差和加权递推平均滤波算法改进的Levenberg-Marquardt算... 工业串联机器人有着较大的几何误差,还存在着不可忽视的非几何误差,使其在高精度领域的应用受限。本文建立了一种包含几何与柔性误差的完整刚柔耦合位置误差模型,并采用基于预测残差和加权递推平均滤波算法改进的Levenberg-Marquardt算法(M-LMA)辨识耦合误差参数。为了提高测量过程的效率及可靠性,结合测量设备的检测特性与末端执行器的几何特性两种外部约束,提出了一种基于线性递减权重的粒子群算法(LDW-PSOA)的测量位姿智能选取方法。重点提出了一种局部精补偿方法,其可与标定或者全局补偿同时使用,也可直接单独使用。同时,根据机器人自身特性及加工需求,提出了一种基于预测精度与参数数量的模型择优方法,并且制定了一种多模式精度提高策略。此外,将本文所建立的模型及提出的算法集成于Matlab开发平台,实现GUI交互系统。实验结果表明,本文提出的精度提高策略不仅能以多种方式实现机器人高精度定位的性能,且具有高效可靠的测量过程。 展开更多

关键词 串联机器人 耦合误差 多模式 智能选取 高精度定位

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软体驱动器研究综述 被引量：17

9

作者 孙沂琳 张秋菊 陈宵燕 《机械设计》 CSCD 北大核心 2019年第2期5-18,共14页

软体驱动器具有多变灵活、自适应性强等特点,近几年成为了国内外学者的研究热点。围绕近年来软体驱动器的研究进展及成果,重点分析了软体驱动器各类驱动方式的工作原理与特点。阐述了各类软体驱动器在软体机械手与软体机器人中的研究现... 软体驱动器具有多变灵活、自适应性强等特点,近几年成为了国内外学者的研究热点。围绕近年来软体驱动器的研究进展及成果,重点分析了软体驱动器各类驱动方式的工作原理与特点。阐述了各类软体驱动器在软体机械手与软体机器人中的研究现状及在实际应用上存在的不足。综述了软体驱动器主要关键技术的研究进展及目前存在的问题,最后探讨了软体驱动器的发展趋势。 展开更多

关键词 软体驱动器 驱动方式 关键技术 软体材料

原文传递

气动软体驱动器设计与建模 被引量：13

10

作者 孙沂琳 张秋菊 陈宵燕 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2018年第11期101-105,共5页

设计了一种用于软体机器人的气动软体驱动器,并详细阐述了驱动器的制作流程,基于Yeoh模型与虚功原理,推导了驱动器驱动气压与弯曲形变的非线性关系,利用Abaqus软件建立了软体驱动器的有限元模型,制作了软体驱动器的样机并进行了实验验... 设计了一种用于软体机器人的气动软体驱动器,并详细阐述了驱动器的制作流程,基于Yeoh模型与虚功原理,推导了驱动器驱动气压与弯曲形变的非线性关系,利用Abaqus软件建立了软体驱动器的有限元模型,制作了软体驱动器的样机并进行了实验验证。结果表明:理论计算与有限元分析结果的均方根误差为2.91%,理论计算与样机试验结果的均方根误差为4.48%,该理论模型可以很好地推导驱动气压与驱动器弯曲角度的非线性关系。 展开更多

关键词 软体驱动器 多腔体 气动驱动 数学模型 有限元分析

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同极内嵌式永磁游标电机电磁性能分析 被引量：9

11

作者 张进 张秋菊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期158-164,共7页

为了简化双极表贴式永磁游标电机(DP_SPMVM)拓扑结构,减少永磁体用量、提高转子强度,采用有限元法综合分析一种同极内嵌式永磁游标电机(CP_IPMVM)的电磁性能。所建立的CP_IPMVM和DP_SPMVM模型具有相同的尺寸参数和材料特性,DP_SPMVM和CP... 为了简化双极表贴式永磁游标电机(DP_SPMVM)拓扑结构,减少永磁体用量、提高转子强度,采用有限元法综合分析一种同极内嵌式永磁游标电机(CP_IPMVM)的电磁性能。所建立的CP_IPMVM和DP_SPMVM模型具有相同的尺寸参数和材料特性,DP_SPMVM和CP_IPMVM的磁力线走向一致,CP_IPMVM转子铁心极实现了DP_SPMVM转子上永磁体的效果。CP_IPMVM满足DP_SPMVM的工作原理,当永磁体极弧系数为0.6~0.7时,CP_IPMVM的转矩能力有极大值。取极弧系数0.6,与DP_SPMVM相比,虽然CP_IPMVM的气隙磁场中引入了额外的谐波分量,齿槽转矩和铁损稍高;但转子上永磁体的用量减少了2/5。转子转速为214 r/min时,空载电动势提高了~8%。当I rms<~9 A时,CP_IPMVM的输出转矩大于DP_SPMVM的输出转矩,当I rms>~9 A,CP_IPMVM的输出转矩小于DP_SPMVM的输出转矩。测得的空载电动势呈正弦变化,幅值与转速呈线性关系,传动比与设计值G r=3.5接近。 展开更多

关键词 永磁游标电机 同极内嵌式永磁体 转矩能力 空载电动势 传动比

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工业机器人位姿误差空间IDSW插值补偿方法研究 被引量：9

12

作者 陈宵燕 张秋菊 +1 位作者 孙沂琳 陈海卫 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期378-385,共8页

探讨了工业机器人误差模型及位姿误差补偿的现有方法;对基于空间插值的补偿方法进行研究,提出机器人位置和机器人位姿误差两者之间的高度相关性是插值补偿法有效的先决条件;对利用微分法建立的机器人位姿误差模型进行研究,得到在机器人... 探讨了工业机器人误差模型及位姿误差补偿的现有方法;对基于空间插值的补偿方法进行研究,提出机器人位置和机器人位姿误差两者之间的高度相关性是插值补偿法有效的先决条件;对利用微分法建立的机器人位姿误差模型进行研究,得到在机器人末端姿态不变时任意两点的位置误差的差值和姿态误差的差值分别与该两点位置差值呈高度线性关系;提出一种基于均匀数据场的空间IDSW(反距离平方加权)插值算法的机器人位姿误差补偿方法,并设计对比实验,仿真验证了本文所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 误差模型 位姿补偿 线性关系 均匀数据场 反距离平方加权

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双磁场调制磁齿轮转矩能力增强特性分析 被引量：5

13

作者 张进 张秋菊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期136-142,共7页

磁齿轮能够实现低速大转矩输出。为了进一步提高同轴磁齿轮的输出能力,提出一种双磁场调制磁齿轮拓扑结构。双磁场调制磁齿轮将传统的表贴式同轴磁齿轮低速转子侧的转子轭用辅助调磁环代替,结构上包含2个转子,2个调磁环和3层气隙。分析... 磁齿轮能够实现低速大转矩输出。为了进一步提高同轴磁齿轮的输出能力,提出一种双磁场调制磁齿轮拓扑结构。双磁场调制磁齿轮将传统的表贴式同轴磁齿轮低速转子侧的转子轭用辅助调磁环代替,结构上包含2个转子,2个调磁环和3层气隙。分析双磁场调制磁齿轮的工作原理,采用有限元法,对新增调磁环的尺寸进行了优化。对比分析双磁场调制磁齿轮和传统表贴式同轴磁齿轮的磁场分布和传动转矩。不同传动比下,双磁场调制磁齿轮的转矩能力普遍高于传统表贴式同轴磁齿轮。当传动比为7.5时,双磁场调制磁齿轮的低速转子最大输出转矩达到70.81N·m,与相同尺寸的传统表贴式同轴磁齿轮相比,转矩能力提升了54%。稳定运行时,双磁场调制磁齿轮的低速转子转矩脉动有所增大。 展开更多

关键词 双磁场调制 磁齿轮 传动性能 传动比 转矩能力 转矩脉动

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融合局部纹理特征的颗粒图像SLIC超像素分割方法 被引量：3

14

作者 李啸宇 张秋菊 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2016年第12期31-34,39,共5页

将SLIC超像素分割的方法引入颗粒图像检测的分割过程中,将颗粒图像分割成感兴趣的超像素块,可降低后续图像处理过程的复杂度。由于SLIC超像素分割在聚类过程中计算相似度时没有考虑图像的纹理特征,一定程度上会影响颗粒目标外轮廓分割... 将SLIC超像素分割的方法引入颗粒图像检测的分割过程中,将颗粒图像分割成感兴趣的超像素块,可降低后续图像处理过程的复杂度。由于SLIC超像素分割在聚类过程中计算相似度时没有考虑图像的纹理特征,一定程度上会影响颗粒目标外轮廓分割的细节。利用CRLBP局部纹理算子纹理特征,改进SLIC分割中聚类相似度的计算,并按照符合颗粒形状的圆形邻域搜索相似点,保证了分割速度。通过对棉种颗粒图像的分割试验,与传统分水岭算法和SLIC超像素算法进行比较,结果表明改进的SLIC超像素分割方法能更有效地分割出颗粒目标。 展开更多

关键词 颗粒图像 超像素分割 SLIC 局部纹理算子 CRLBP

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基于分布式数控机床管控系统设计与应用 被引量：4

15

作者 沈荣成 张秋菊 +1 位作者 李克修 左文娟 《机械制造与自动化》 2018年第5期11-15,共5页

数控机床信息的数字化、网络化是智能制造的基础,在实际工程中可靠、全面地采集信息已成为数字化车间研究的热点和关键问题之一。针对分布式数控机床管控系统,基于层次化、模块化的管控系统软件结构,采用Siemens PLC对机床的状态进行实... 数控机床信息的数字化、网络化是智能制造的基础,在实际工程中可靠、全面地采集信息已成为数字化车间研究的热点和关键问题之一。针对分布式数控机床管控系统,基于层次化、模块化的管控系统软件结构,采用Siemens PLC对机床的状态进行实时采集,通过综合使用RS-485总线,模拟量输入及I/O输入的方法将数据传输至采集终端。人机界面采用. NET平台下的C#语言WPF框架搭建。上位机软件实现状态显示、数据保存、查看、打印及图表分析等操作。实际运行证明,该管控系统通信稳定、分析结果可靠、抗干扰能力强,具有较高的推广价值。 展开更多

关键词 RS485总线 MODBUS协议 PLC 管控系统

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基于WPF的数控设备联网管控系统设计 被引量：1

16

作者 沈荣成 张秋菊 《机械制造与自动化》 2018年第4期172-175,共4页

实现车间数控设备的广泛互连及信息采集与集成的数控设备网络化监控管理系统,是智能制造的基础环节。采用基于WPF的MVVM模式设计数控设备联网管控信息管理系统,应用微软强大的开发环境对数控设备信息进行模块划分及资源整合。详细介绍... 实现车间数控设备的广泛互连及信息采集与集成的数控设备网络化监控管理系统,是智能制造的基础环节。采用基于WPF的MVVM模式设计数控设备联网管控信息管理系统,应用微软强大的开发环境对数控设备信息进行模块划分及资源整合。详细介绍了系统的构成及关键技术。为解决车间布线困难的问题,使用无线串口服务器与无线AP,进行无线通讯,实现了对车间底层数控设备的联网监控、应用层与数控设备数控程序的上传下达、数控加工状态的实时监控和对数据的分析利用。系统界面友好、功能丰富,具有一定的应用推广价值。 展开更多

关键词 智能制造 WPF MVVM模式 制造物联 联网管控 无线通讯

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柔性臂机器人控制关键技术的研究进展 被引量：13

17

作者 陈宵燕 张秋菊 孙沂琳 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第1期22-26,30,共6页

满足高速、轻质要求的柔性臂机器人是近年来的研究热点。根据结构特征将柔性臂机器人分成三种类型:柔性杆件机器人、柔性关节机器人及综合柔性杆件和柔性关节特点的混合柔性机器人。围绕近年来这三类机器人在动力学建模和控制策略上的... 满足高速、轻质要求的柔性臂机器人是近年来的研究热点。根据结构特征将柔性臂机器人分成三种类型:柔性杆件机器人、柔性关节机器人及综合柔性杆件和柔性关节特点的混合柔性机器人。围绕近年来这三类机器人在动力学建模和控制策略上的进展及研究成果,对柔性臂机器人控制的关键技术进行了概括和阐述。 展开更多

关键词 柔性臂机器人 动力学建模 控制策略

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