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<title>机械工程学报-栏目: 机器人及机构学</title>
<description>栏目: 机器人及机构学</description>
<link>http://www.cjmenet.com.cn</link>
<language>zh-cn</language>
<docs>http://www.cjmenet.com.cn/CN/0577-6686/current.shtml</docs>
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<title><![CDATA[多臂协作机器人技术与应用现状及发展趋势]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.001</link>
<description><![CDATA[随着劳动力紧缺及人力成本的不断升高,需要使用机器人的领域越来越多,数量也越来越大。就许多应用场景而言,任务复杂多变、应用环境和条件限制也各有不同,单臂协作机器人已不能满足要求,多臂协作机器人系统便应运而生,且已成为未来发展的重要领域。因为发展的时间较短,还需要研发人员做大量的工作。对多臂协作机器人的技术与应用现状进行了较为系统的梳理归纳,从影响较大的几个方面,即多臂协作机器人的应用、机构与轻量化设计、动力学与控制、协同技术、人工智能技术进行了综述。在此基础上,根据人工智能、控制等领域的新发展,提出了多臂协作机器人今后应该加强研究和发展的6个方向,如应用场景向深度人机协同方向发展、结构及零部件更注重高速、高精度和高功重比、在动力学方面将更加重视平顺性设计、协调式协作机器人系统需朝着分层多元化发展、控制将更加趋于自适应柔顺控制和自主决策、交互趋于多信息融合的多维安全保护与自然交互。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[吴其林, 赵韩, 陈晓飞, 赵雅婷]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[面向航空发动机复杂机匣深腔测量的机器人位姿优化及关节路径平滑方法]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.017</link>
<description><![CDATA[航空发动机机匣铸造件内腔余量分布不均且结构复杂,为实现机匣内腔余量的准确去除,须对机匣内腔轮廓进行精准测量。采用工业机器人夹持激光位移传感器,可充分发挥机器人灵巧运动的特点,实现复杂腔体的测量。但现有机器人加工刀具路径生成方法大多针对铣削、磨抛加工,主要关心路径的可达性,而未考虑非接触式测量中的夹角约束和路径平滑,直接应用于机器人测量导致测量角度无法满足要求、传感器振动大等问题。提出了一种面向机器人测量位姿优化及运动光顺的无干涉路径规划方法。首先,基于距离的干涉检测构建测量路径点的无碰撞区域,建立以机器人关节加速度为性能指标,考虑激光束出射方向与曲面法向夹角、机器人关节限位的优化函数,将姿态控制求解转变为优化函数的求解,采用分段差分进化算法进行求解。对测试路径进行实验并与基于图形的方法进行对比,结果表明,所提出的路径规划算法可有效约束测量方向与曲面法向之间的夹角,且与基于图形搜索的方法相比,可以生成更平滑的机器人关节路径,运行时间缩短50.3%,<i>x</i>、<i>y</i>、<i>z</i>方向的末端瞬时加速度分别减小15.83%、30.45%、41.72%。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[漆琪, 杨吉祥, 丁汉]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[刚柔复合驱动并联喷涂机器人机构设计与工作空间分析]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.028</link>
<description><![CDATA[大型装备空间尺度大,表面形状复杂,其表面自动化喷涂作业受到多因素限制。面向大型装备的表面喷涂作业,设计了一种由柔索及电动推杆复合驱动的并联喷涂机器人,其主要由双平台复合式末端执行器、柔索驱动模组及机器人整体框架等组成,具备工作空间大、末端灵活度较高的特点,并基于驱动索的锚接形式变化提出了不同构型。其次,分析并联喷涂机器人运动学及静力学,计算不同构型下并联喷涂机器人零姿态力封闭可行空间及力螺旋可行空间,并基于张力限制条件对并联喷涂机器人的定位置姿态空间及全局姿态空间进行了分析,考虑工作空间体积与姿态空间体积比等性能指标并综合实际工况展开构型选取。最后,搭建并联喷涂机器人实验平台,面向预设喷涂对象开展运动实验,结果验证了机构的合理性,表明该并联喷涂机器人具备较大尺度下的多姿态灵活作业能力。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[赵嘉浩, 訾斌, 王威, 李元, 徐锋]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[基于最小运动变换的臂角参数化冗余机械臂逆运动学求解方法]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.040</link>
<description><![CDATA[传统臂型角参数化方法在求解七轴冗余机械臂的逆运动学问题上存在算法奇异问题,一般采用奇异情况特殊处理或者增加冗余参数的方式解决。针对这一问题,提出了一种新型的逆运动学求解算法,该方法基于最小运动变换模型来重新定义臂型角参数。在给定待求解的目标构型的前提下,定义七轴机械臂的基准构型,建立从基准构型到目标构型的二阶段最小运动变换模型。根据基准角运动和臂角自运动的两个阶段运动模型,求解参考臂平面和特定臂角参数对应的肩、肘、腕部关节点的位置。根据几何关系求解各关节角度关于臂角参数的解析公式。通过逆解仿真实验对该算法进行了验证,结果表明该算法在求解精度、计算效率、算法稳定性等指标上具有良好结果,证明了该算法的有效性。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[钟献有, 王鹤霖, 刘成菊, 陈启军]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[基于形状记忆合金驱动的连续体机器人路径规划]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.050</link>
<description><![CDATA[连续体机器人运动灵活,能在多障碍的狭窄环境中进行连续弯曲运动。现有连续体机器人多以绳驱动为主,机械结构复杂、关节间耦合现象严重,从而导致控制复杂,且难以进行长度方向上的拓展。形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)作为一种新型的智能材料,同时具有驱动和传感的功能,并且其质量轻,单位体积内的驱动力大,作为机器人的驱动设备有助于减少其结构体积,并改善其控制方式。因此,在研究中,设计了一款基于SMA驱动的连续体机器人,并对其路径规划算法进行研究,在保证机器人运动效率的同时,确保其沿目标路径运行的安全性。结合SMA的驱动特性,并基于常曲率运动学模型,提出A*路径规划算法的优化方法,使其更加符合连续机器人的运动特性。研究结果表明,提出的改进型A*算法搜索时间短,规划效率高,具备良好的环境适应能力。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[严鲁涛, 王琦, 李海源, 张勤俭]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[R(R<span style="text-decoration:underline">P</span>S&amp;RP)&amp;2-U<span style="text-decoration:underline">P</span>S并联机构位置精度可靠性建模与分析]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.062</link>
<description><![CDATA[为提高并联机构末端位置精度可靠性,确定各误差源对机构末端位置精度可靠性的影响规律,以R(R<span style="text-decoration:underline">P</span>S&amp;RP)&amp;2-U<span style="text-decoration:underline">P</span>S三自由度并联机构为对象开展位置精度可靠性建模与分析,该机构由一条串接一转动副的1T1R平面并联运动链和两条空间无约束主动支链组成,具有与著名Tricept机器人中UP&amp;3-U<span style="text-decoration:underline">P</span>S并联机构相同的运动模式。建立考虑基本尺寸误差、杆长误差及关节间隙的位置精度模型,进而分别利用四阶矩法和蒙特卡洛法提出机构位置精度可靠性计算模型,算例表明采用四阶矩法计算可靠性与采用蒙特卡洛法结果很接近,但可大幅降低计算量。利用四阶矩法研究各误差源对机构位置精度可靠性的影响规律,结果表明杆长误差、关节间隙和方位是影响机构末端位置精度可靠性的关键因素,为R(R<span style="text-decoration:underline">P</span>S&amp;RP)&amp;2-U<span style="text-decoration:underline">P</span>S机构的制造和装配误差合理制定提供参考。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[杨逸波, 汪满新]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[基于运动意图识别的上肢助力外骨骼复合控制方法研究]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.073</link>
<description><![CDATA[针对上肢助力外骨骼助力时响应延时问题,提出一种基于人机交互力信号、位姿信号数据融合的运动意图识别算法,使用支持向量机(Support vector machine, SVM)分类器对人体运动信号进行分类,确定穿戴者运动意图,对控制参数做出适应性调节,改变人机协同控制系统响应速度。采用果蝇优化算法(Fruit fly optimization algorithm, FOA)优化支持向量机,提高分类准确率;引入有限状态机(Finite state machine, FSM),处理非合理运动意图。为降低外骨骼控制系统跟踪误差,设计一种模糊控制与阻抗控制结合的复合控制方法,提高控制参数更新速度,实时调整轨迹。开展运动意图识别实验,结果表明,识别准确率可达97.93%,可快速检测出非合理运动意图,与使用肌电信号作为运动数据相比,降低信号处理难度的同时,保持了较高的准确率;通过控制系统性能仿真与外骨骼助力性能测试实验证明了控制方法的可行性。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[袁小庆, 邹缓, 吴涛, 叶向斌, 王文东]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[基于多任务转换的冗余度机器人控制算法]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.083</link>
<description><![CDATA[针对基于梯度投影的冗余度机器人传统避障算法无法实现机器人在任务空间避障的问题,提出一种基于多任务转换的冗余度机器人控制算法。首先,基于传统算法中的<i>H</i><sub>m</sub>避障指标,提出投影矢量指标预筛选方法,利用障碍物在机器人连杆上的投影矢量筛选掉非避碰杆件,计算可能避碰杆件与障碍物的距离并通过距离比较得出最短距离,减少最短距离的运算量。其次,根据避障标志点与障碍物最短距离的变化,引入多任务转换因子,实现冗余度机器人在任务空间避障、关节空间避障、末端轨迹补偿任务之间的平稳转换。最后,采用平面三自由度机器人和七自由度冗余机器人分别进行对比仿真分析和试验验证。结果表明,机器人可以有效躲避不同位置下的障碍物,并实现运动过程中机器人关节角及关节角速度的平稳、连续变化。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[武毅, 胥超, 刘力源, 刘今越, 贾晓辉, 李铁军]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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