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Design and analysis of a two-dimensional vibration control mechanism based on vibro-impact damping
1
作者 张来喜 QIAN Feng WU Mingliang 《High Technology Letters》 EI CAS 2023年第1期105-112,共8页
The robotic drilling always generates the axial vibration along the drill bit and the torsional vibration around the drill bit,which will adversely affect the drilling precision.A vibration control mechanism fixed bet... The robotic drilling always generates the axial vibration along the drill bit and the torsional vibration around the drill bit,which will adversely affect the drilling precision.A vibration control mechanism fixed between the end-effector and the robot is proposed,which can suppress the axial and torsional vibrations based on the principle of vibro-impact(VI)damping.The energy dissipation of the system by vibro-impact damping is analyzed.Then,the influence of the structure parameters on the vibration attenuation effect is studied,and a semi-active vibration control method of variable collision clearance is presented.The simulation results show that the control method has effective vibration control performance. 展开更多
关键词 robotic drilling two-dimensional vibration control impact damping variable clearance semi-active vibration control
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煤矿防冲钻孔机器人全自主钻进系统关键技术 被引量:2
2
作者 王忠宾 司垒 +6 位作者 魏东 戴剑博 顾进恒 邹筱瑜 张聪 闫海峰 谭超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1240-1258,共19页
针对高地应力矿井钻孔卸压作业智能化程度低的技术难题,总结分析了国内外钻孔卸压技术和装备的研究现状,指出研发高性能、高可靠、高效率的防冲钻孔机器人全自主钻进系统是破解冲击地压防治难题的重要发展方向。为此,凝练了影响钻进系... 针对高地应力矿井钻孔卸压作业智能化程度低的技术难题,总结分析了国内外钻孔卸压技术和装备的研究现状,指出研发高性能、高可靠、高效率的防冲钻孔机器人全自主钻进系统是破解冲击地压防治难题的重要发展方向。为此,凝练了影响钻进系统性能的“孔位精准识别、钻具姿态精确感知、无线电磁随钻智能检测、钻具运行状态智能识别和钻进系统精确控制”五大关键技术,并给出了解决思路和方法。针对在复杂恶劣环境下卸压孔的精确识别问题,设计了融合图像尺寸调节和多阶段训练模式的卸压孔图像样本扩充SinGAN模型,引入多层特征融合优化的FasterRCNN,构建了基于改进SqueezeNet轻量级网络架构的孔位识别模型,以实现卸压孔位的准确快速识别;针对钻具姿态精确感知问题,提出了基于改进梯度下降法算法优化无迹卡尔曼滤波的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)初始对准方法,设计了多个IMU的空间阵列布局方式,研究了基于BP神经网络的钻具姿态误差补偿方法,旨在提高钻具姿态的解算精度,实现精准钻孔卸压;针对复杂地质环境下钻进工况的精确检测问题,搭建了煤矿井下随钻测量无线电磁传输系统架构,探讨了微弱电磁波信号自适应调制和随钻高速双向电磁传输技术原理,研究了孔底地质参数、几何参数和工程参数的测量原理和实现过程;针对钻进系统运行状态识别问题,构建了钻进信号时域、频域、时频域的多域特征和深度网络高级特征提取架构,提出了钻进系统关键零部件健康状态评估和故障诊断技术,构建了基于改进蝙蝠优化长短期记忆网络的卡钻风险因子预测模型,实现对卸压钻具卡钻状态的准确预测;针对钻进系统的精确控制问题,分析了钻进系统的液压系统工作原理,构建了考虑煤岩性状的钻进系统精确控制方案,探讨了基于转矩和位置的钻进系统最优控制参数求解原理,旨在实现钻进回转系统和给进系统的智能协同控制和并行作业。 展开更多
关键词 防冲钻孔机器人 卸压孔识别 钻具姿态感知 无线电磁检测 钻进状态识别 智能协同控制
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智能录井技术研究进展及发展展望
3
作者 王志战 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期51-61,共11页
录井具有样品条件及制样工序复杂、采集项目多而离散、人工经验依赖性强且人均产值低等特点,亟需加强智能化转型,但相比于其他石油工程技术,智能录井技术进展缓慢,且局限于应用层面。为此,从智能钻井的进展与成效入手,分析了国内外智能... 录井具有样品条件及制样工序复杂、采集项目多而离散、人工经验依赖性强且人均产值低等特点,亟需加强智能化转型,但相比于其他石油工程技术,智能录井技术进展缓慢,且局限于应用层面。为此,从智能钻井的进展与成效入手,分析了国内外智能钻井在硬件系统、控制系统、应用系统方面的进展与差距;然后,从地质录井、工程录井、智慧平台3个方面分析了智能录井的主要技术进展,包括“数据+”驱动和视觉驱动的岩性识别、流体识别、井下与地面风险识别及预警等。通过对比智能钻井与智能录井的现状,提出智能录井应强化井下智能录井、智能录井机器人等硬件系统及多场数字孪生、多元采集智能控制、多模态录井大模型、智能解释评价等软件系统的研发。同时强调,既要高度重视,又要理性看待智能录井的发展,要在回顾评价、横向对比的基础上,做好战略定位与研发流程优化,实现进度追赶与作用发挥。这些分析与观点,对推动智能录井实现良性、快速发展具有指导意义。 展开更多
关键词 智能录井 智能钻井 机器人 数字孪生 大模型 智能控制
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基于PNN神经网络的凿岩台车电液控制系统故障诊断研究 被引量:1
4
作者 牛帅亭 徐巧玉 张正 《自动化与仪表》 2024年第4期31-36,共6页
针对凿岩台车电液控制系统故障诊断效率低的问题,该文提出一种结合故障树分析法和概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)的故障诊断方法。首先,基于电液控制系统的结构和工作原理构建其故障树模型;然后通过对故障树模型进行... 针对凿岩台车电液控制系统故障诊断效率低的问题,该文提出一种结合故障树分析法和概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)的故障诊断方法。首先,基于电液控制系统的结构和工作原理构建其故障树模型;然后通过对故障树模型进行定性分析,确定其最小割集和典型故障种类,以选取的典型故障种类的关键参数构建故障征兆矩阵,通过PNN神经网络对该矩阵进行训练和计算,实现对系统典型故障状态的自动识别。实验结果表明,该文方法的平均诊断时间为1.2 s,平均诊断准确率为80%,能够快速准确地定位系统故障,可满足凿岩台车电液控制系统故障诊断的工程实际需求。 展开更多
关键词 凿岩台车 电液控制系统 故障树 PNN神经网络算法 故障诊断
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应用鲸鱼智能优化算法的钻锚机器人控制定位 被引量:3
5
作者 祝毅鸣 刘鑫 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第1期299-303,共5页
为了解决钻锚机器人控制定位误差大的问题,提出了应用鲸鱼智能优化的钻锚机器人精确控制定位方法。根据钻锚机器人的运动结构,对各个关节运动范围标定,建立钻锚机器人运动数学模型。分析钻锚机器人前移控制和后移控制误差产生原因,计算... 为了解决钻锚机器人控制定位误差大的问题,提出了应用鲸鱼智能优化的钻锚机器人精确控制定位方法。根据钻锚机器人的运动结构,对各个关节运动范围标定,建立钻锚机器人运动数学模型。分析钻锚机器人前移控制和后移控制误差产生原因,计算前移控制和后移控制的距离差值。基于分数阶微积分控制器控制定位误差,利用鲸鱼智能优化方法寻找最佳控制参数,搜索个体和最优解向量,通过空间维度映射迭代优化获得最优控制定位结果,实现精准控制定位。测试结果证明所提方法能够保证钻锚机器人控制误差迭代速度较快,误差较小,可以进一步提升钻锚和挖掘精度。 展开更多
关键词 鲸鱼智能优化 钻锚机器人 机器人 控制定位 运动参数模型 控制误差
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闭链级混联式液压机械臂运动控制方法
6
作者 何嘉懿 张道德 王君明 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1540-1553,共14页
针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点,采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差,以提高其控制精度。首先,根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构,针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统,... 针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点,采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差,以提高其控制精度。首先,根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构,针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统,对每个子系统分别建立了刚体动力学模型、液压执行器流体动力学模型;然后,基于刚体动力学模型和流体动力学模型分别设计了刚性连杆控制律和液压执行器控制律,其前馈控制量和误差反馈量是高精度控制的基础;最后,使用Simulink的Simscape模块建立了该机械臂的多物理域混合模型,进行了轨迹跟踪效果验证,同时引入了控制性能指标,在不同机械臂的液压执行器空间进行了计算。研究结果表明:相比于比例-积分-微分控制器,基于虚拟分解控制理论搭建的控制器控制精度提升较大,单关节平均绝对误差最大降低了88.9%,且控制效果与其他较先进液压控制器的性能指标相近。针对含复杂闭链结构的混联式液压机械臂,采用虚拟分解控制理论能有效提升控制精度。 展开更多
关键词 凿岩机器人 混联式机械臂 虚拟分解控制 动力学模型 控制方法 比例-积分-微分控制器
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航空复合材料结构分层损伤机器人自动钻铆修复技术与装备
7
作者 胡俊山 弥世青 +2 位作者 张胜平 康瑞浩 田威 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第20期44-57,67,共15页
在复合材料广泛应用于高性能飞机结构制造的新形势下,随着我国新一代战机服役范围和服役时长的不断提高,提升机体复合材料部件可靠性和服役寿命的需求日益迫切。本文以自动钻铆技术在军用航空维修保养领域的独特应用为背景,研究了分层... 在复合材料广泛应用于高性能飞机结构制造的新形势下,随着我国新一代战机服役范围和服役时长的不断提高,提升机体复合材料部件可靠性和服役寿命的需求日益迫切。本文以自动钻铆技术在军用航空维修保养领域的独特应用为背景,研究了分层损伤构件钻削特性,构建并开发了钻削力曲线预测模型和损伤界面识别算法,实现了损伤构件变参数制孔加工,并对损伤修复前后分层试件的静/动态性能进行了细致表征,阐明钻铆修复工艺的补强原理和损伤修理容限,同时研发了针对复杂分层损伤工况的复合材料壁板的钻铆工艺和高精度机器人原位钻铆修复装备,形成了一整套复合材料壁板结构分层损伤钻铆修复技术体系和智能装备。 展开更多
关键词 复合材料 分层损伤 工业机器人 自动钻铆技术 集成控制
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基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制研究
8
作者 陈翰文 徐巧玉 +1 位作者 徐恺 张正 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第3期371-381,共11页
针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Sim... 针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Simulink搭建了系统闭环控制模型,通过不断更新RBF网络模型并修正PID参数,实现了基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制目的;结合AMESim搭建的电液比例系统模型和Simulink下搭建的控制器进行了联合仿真;最后,基于凿岩台车机械臂实验平台,进行了电液比例系统位置控制实验。仿真结果表明:在受到外部干扰的情况下,RBF神经网络整定PID控制系统能够在0.3 s内控制活塞杆重新运行至目标位置,平均响应时间为1.5 s,位置精度误差不超过5 mm。实验结果表明:与常规PID控制方法相比,RBF神经网络整定PID控制活塞杆位置精度误差降低了75%,位置精度误差在工程实际要求的10 mm范围以内,因此,RBF神经网络整定PID算法可以有效提高电液比例系统的位置控制精度,满足凿岩机械臂实际工作中对电液比例系统位置精度的控制要求。 展开更多
关键词 凿岩机械臂 径向基函数神经网络整定PID 电液比例系统位置控制精度 联合仿真 MATLAB/SIMULINK AMESIM
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任务空间内钻锚机器人掘进避障距离控制
9
作者 宋小芹 王照良 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第10期299-304,共6页
针对钻锚机器人在狭窄掘进任务空间中掘进容易与非煤壁、其他意外障碍物物体产生碰撞,出现安全隐患的问题,提出任务空间内钻锚机器人掘进避障距离控制方法。通过激光雷达视觉获取障碍物信息,将框架轮廓底边中心作为障碍物测距点,确定障... 针对钻锚机器人在狭窄掘进任务空间中掘进容易与非煤壁、其他意外障碍物物体产生碰撞,出现安全隐患的问题,提出任务空间内钻锚机器人掘进避障距离控制方法。通过激光雷达视觉获取障碍物信息,将框架轮廓底边中心作为障碍物测距点,确定障碍物位置信息,基于D-H参数坐标系,进一步确定钻锚机器人在当前状态下的掘进位姿。根据确定结果,构建钻锚机器人掘进避障控制模型,利用该模型实时检测钻锚机器人与障碍物之间的距离关系,并设定门限值,判断距离信息是否超过门限值,若超过则需要调整钻锚机器人位姿,若没超过则继续向前掘进,从而实现钻锚机器人掘进避障控制。实验结果表明:所提方法的避障距离控制和避障控制效果好,避障成功率高于90%,控制时间低于90ms,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 钻锚机器人 掘进避障控制 避障控制模型
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煤矿井下钻杆装卸机械臂设计与应用
10
作者 彭光宇 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期255-258,共4页
针对液驱钻杆装卸机械臂控制精度低,动作连贯性差,不利于实现钻机智能化的问题。以防爆伺服控制技术为切入点,结合钻探施工工艺技术,设计六自由度电驱防爆机械臂,用于煤矿井下钻杆自动装卸,打造新一代智能化钻杆装卸平台。首先分析了钻... 针对液驱钻杆装卸机械臂控制精度低,动作连贯性差,不利于实现钻机智能化的问题。以防爆伺服控制技术为切入点,结合钻探施工工艺技术,设计六自由度电驱防爆机械臂,用于煤矿井下钻杆自动装卸,打造新一代智能化钻杆装卸平台。首先分析了钻杆装卸机械臂主要参数,根据参数要求设计机械臂结构方案,再进行机械臂驱动部件选型计算,最后通过运动学仿真与分析,验证机械臂满足钻杆装卸要求。现场试验表明,设计的钻杆装卸机械臂运行稳定,智能化程度高,适用于煤矿井下恶劣环境。 展开更多
关键词 钻杆装卸 防爆机械臂 伺服控制 仿真分析
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飞机柔性装配自动化钻孔控制技术研究
11
作者 王旭 杨平 谢月东 《大众科学》 2024年第21期37-39,共3页
随着航空工业的快速发展,飞机制造对装配精度、效率和灵活性的要求日益提高。飞机柔性装配自动化钻孔控制技术作为现代飞机制造的关键技术之一,以其高效、精确和灵活的特点,成为提升飞机制造水平的重要手段。首先概述了飞机柔性装配自... 随着航空工业的快速发展,飞机制造对装配精度、效率和灵活性的要求日益提高。飞机柔性装配自动化钻孔控制技术作为现代飞机制造的关键技术之一,以其高效、精确和灵活的特点,成为提升飞机制造水平的重要手段。首先概述了飞机柔性装配自动化钻孔系统的组成与工作原理,随后深入探讨了该系统涉及的关键技术点,包括柔性装配工装技术、机器人标定技术、精度补偿技术、离线编程技术、集成控制技术、钻孔终端执行器技术及数字化测量与检测技术。最后,针对现有技术的不足,提出了改进建议,以期为未来飞机柔性装配自动化钻孔控制技术的发展提供参考。 展开更多
关键词 飞机柔性装配 自动化钻孔 工业机器人 集成控制
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飞机部件机器人自动制孔控制系统设计与分析 被引量:15
12
作者 姚艳彬 毕树生 +1 位作者 员俊峰 梁杰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第17期2021-2024,共4页
针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件制孔的机器人自动制孔系统,提出了基于上位机和PLC的机器人自动制孔控制系统的设计方法。根据工作任务的要求和特点,设计并分析了机器人自动制孔控制系统的整体框架、硬件模块和软件模块。现... 针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件制孔的机器人自动制孔系统,提出了基于上位机和PLC的机器人自动制孔控制系统的设计方法。根据工作任务的要求和特点,设计并分析了机器人自动制孔控制系统的整体框架、硬件模块和软件模块。现场测试证明,该系统能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量。 展开更多
关键词 飞机部件 机器人 自动制孔 控制系统
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煤矿掘进机器人系统智能并行协同控制方法 被引量:25
13
作者 马宏伟 王鹏 +6 位作者 王世斌 毛清华 石增武 夏晶 杨征 薛旭升 王川伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2057-2067,共11页
煤矿巷道掘进长期存在的“采快掘慢”“掘快支慢”顽症,尤其是掘进工作面装备成套化、自动化、智能化程度偏低、顺序作业工艺技术落后等问题,严重影响生产接续和安全高效开采。对此,研发了护盾推移式煤矿巷道掘进机器人系统成套装备,提... 煤矿巷道掘进长期存在的“采快掘慢”“掘快支慢”顽症,尤其是掘进工作面装备成套化、自动化、智能化程度偏低、顺序作业工艺技术落后等问题,严重影响生产接续和安全高效开采。对此,研发了护盾推移式煤矿巷道掘进机器人系统成套装备,提出了一种煤矿巷道掘进机器人系统智能并行协同控制方法。首先,结合掘进机器人系统与巷道的耦合关系,分析了掘进机器人系统中各个子系统之间的相关性以及多任务之间的相互影响机理,得出了决定掘进效率的关键因素在于截割机器人和钻锚机器人的并行协同控制;其次,针对钻锚机器人各钻机之间的时空关系,构建了多钻机多任务协同钻锚作业数学模型,获得了钻机布置排距、排数及其各排钻锚任务数,同时使用优化组合的方法进行求解,并对计算结果通过安全距离最大原则进行优化,获得了钻锚机器人各排钻机最佳时空匹配策略;最后,通过钻锚机器人系统并行协同控制仿真和实验,证明了该方法的有效性;通过对掘进机器人工作时截割机器人与钻锚机器人的时序分析,得出优化后的钻锚机器人工作时间能够与截割机器人工作时间有效匹配,2者能够并行协同的完成截割和钻锚任务。该方法已经应用在团队研发的煤矿智能掘进机器人系统上,实现了多机器人系统的智能并行协同控制。具有智能并行协同控制的掘进机器人系统已经在大断面(6.50 m×4.25 m)、夹矸与片帮共存的巷道运行近10个月,经受了夹矸厚度达2.1 m、硬度f=5-7的严酷考验,日进尺突破50 m。 展开更多
关键词 掘进机器人 协同控制 煤矿巷道 钻锚机器人 优化组合 时序分析
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自动化钻孔系统柔性控制 被引量:8
14
作者 戴家隆 沈建新 +3 位作者 田威 廖文和 王杭 刘勇 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第B04期56-59,共4页
针对飞机柔性装配中的壁板精确制孔问题,提出了采用工业机器人与末端执行器柔性自动化协同控制的钻孔的系统方案,实现了对飞机壁板的自动化精确制孔任务。柔性自动化钻孔控制软件系统健壮、开放性好、集成度高、钻孔效率达3~4个/min。... 针对飞机柔性装配中的壁板精确制孔问题,提出了采用工业机器人与末端执行器柔性自动化协同控制的钻孔的系统方案,实现了对飞机壁板的自动化精确制孔任务。柔性自动化钻孔控制软件系统健壮、开放性好、集成度高、钻孔效率达3~4个/min。所以,采用工业机器人钻孔系统柔性自动化控制能够满足飞机工业对精度、产量、柔性、成本等诸多要求。 展开更多
关键词 工业机器人 自动钻孔 柔性控制
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基于CAN总线的凿岩机器人分布式控制系统设计 被引量:11
15
作者 王恒升 何清华 薛云 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期711-714,共4页
分析了凿岩机器人控制系统的构成,针对集中控制方式的缺点,提出了分布式控制系统的方案.分配了CAN总线智能节点及其功能,设计了适合于凿岩机器人实时性要求的CAN总线用户协议.提出了各智能节点的通信设计要求,以协调总线上的信息流,减... 分析了凿岩机器人控制系统的构成,针对集中控制方式的缺点,提出了分布式控制系统的方案.分配了CAN总线智能节点及其功能,设计了适合于凿岩机器人实时性要求的CAN总线用户协议.提出了各智能节点的通信设计要求,以协调总线上的信息流,减小总线冲突仲裁所需时间. 展开更多
关键词 分布式控制 凿岩机器人 CAN总线 凿岩台车
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机器人柔性钻孔控制系统的设计与实现 被引量:6
16
作者 王杭 沈建新 +3 位作者 田威 廖文和 万世明 李东明 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第B04期65-68,共4页
针对飞机柔性装配的需要,在具体分析机翼钻孔流程的基础之上,提出一套基于工业机器人的柔性钻孔控制系统。该系统采用工业机器人集成多功能末端执行器的工作方式,并开发出具有精度补偿、姿态自适应调整和运动控制等功能的软件包。实验证... 针对飞机柔性装配的需要,在具体分析机翼钻孔流程的基础之上,提出一套基于工业机器人的柔性钻孔控制系统。该系统采用工业机器人集成多功能末端执行器的工作方式,并开发出具有精度补偿、姿态自适应调整和运动控制等功能的软件包。实验证明,该系统能有效提高机翼钻孔的质量和效率,满足其装配需求。 展开更多
关键词 工业机器人 钻孔 数字化装配 运动控制
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凿岩台车自动化控制系统的发展、现状及展望 被引量:14
17
作者 王恒升 何清华 邓春萍 《测控技术》 CSCD 2007年第3期1-4,共4页
综述了凿岩台车自动控制系统的发展历程,以Atlas最新推出的全电脑控制凿岩台车为例,介绍了台车自动控制系统的现状。提出模块化的软硬件设计,分布式控制,网络服务和三维图形显示技术是凿岩台车计算机控制系统的进一步发展方向。介绍了... 综述了凿岩台车自动控制系统的发展历程,以Atlas最新推出的全电脑控制凿岩台车为例,介绍了台车自动控制系统的现状。提出模块化的软硬件设计,分布式控制,网络服务和三维图形显示技术是凿岩台车计算机控制系统的进一步发展方向。介绍了我国第一台隧道凿岩机器人控制系统,提出了进一步研究的几个关键问题。 展开更多
关键词 凿岩台车 隧道凿岩机器人 自动控制 综述与展望
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多机械臂多钻机协作的煤矿巷道钻锚机器人关键技术 被引量:12
18
作者 马宏伟 孙思雅 +7 位作者 王川伟 毛清华 薛旭升 王鹏 夏晶 贾泽林 郭逸风 崔闻达 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期497-509,共13页
针对煤矿巷道掘进智能化进程中存在的“掘快支慢”难题,总结分析了国内外快速掘进钻锚技术和装备以及类似多任务多机械臂控制技术的研究现状,指出研发具有多机械臂多钻机协作的煤矿巷道钻锚机器人是破解永久支护难题的重要发展方向。提... 针对煤矿巷道掘进智能化进程中存在的“掘快支慢”难题,总结分析了国内外快速掘进钻锚技术和装备以及类似多任务多机械臂控制技术的研究现状,指出研发具有多机械臂多钻机协作的煤矿巷道钻锚机器人是破解永久支护难题的重要发展方向。提出了多机械臂多钻机协作的钻锚机器人基本方案,凝练了影响钻锚机器人性能的“有限时空多机械臂与多钻机布局优化、面向装卸任务的机械臂姿态控制、复杂受限空间机械臂最优轨迹规划和多机械臂多钻机智能协同控制”四大关键技术,并给出了解决思路和方法。针对在有限时空约束下钻锚机器人结构布局优化问题,构建了钻锚机器人配置优化模型,提出了时空最优的钻锚机器人多机械臂与多钻机结构布局方案,旨在提高钻锚效率的同时获得最优空间布局;针对机械臂与钻机协同位姿控制问题,提出了基于机器视觉和强化学习的机械臂抓取与布放控制方法,旨在提高机械臂末端位姿控制精度,实现精准装卸物料作业;针对复杂受限空间机械臂最优轨迹规划问题,建立了机械臂多目标轨迹优化模型,提出了基于随机采样与包围盒相结合的机械臂防碰撞轨迹优化方法,旨在保证机械臂在搬运过程中安全、可靠、高效运行;针对钻锚机器人多机械臂与多钻机并行协同控制问题,构建了以工序时长最短为目标的时间协同任务分配模型,通过求解得到最优任务指派矩阵和多机械臂相交任务轨迹的优先级,并提出了在所有机械臂无碰撞运动的同时收敛于期望轨迹的分布式协同控制策略,旨在实现钻锚机器人多机械臂多钻机系统的智能协同控制和并行作业。多机械臂多钻机的钻锚机器人及其关键技术研究,对于创新研发高性能、高效率、高可靠、高智能的煤矿巷道钻锚机器人,确保煤矿巷道安全、高效、绿色智能掘进具有十分重要的意义。 展开更多
关键词 煤矿巷道 钻锚机器人 布局优化 机械臂位姿控制 轨迹规划 智能协同控制
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基于PLC的机器人制孔执行器控制系统设计 被引量:13
19
作者 员俊峰 姚艳彬 宗光华 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第7期144-146,共3页
针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件自动制孔的机器人制孔执行器,基于PLC开发了一套机器人制孔执行器控制系统。根据需要完成的工作任务的要求和特点,详细分析和设计了控制系统的总体框架、硬件模块、软件模块以及上位机界面模... 针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件自动制孔的机器人制孔执行器,基于PLC开发了一套机器人制孔执行器控制系统。根据需要完成的工作任务的要求和特点,详细分析和设计了控制系统的总体框架、硬件模块、软件模块以及上位机界面模块。现场测试证明,该控制系统操作方便、性能稳定,能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量。 展开更多
关键词 PLC 机器人制孔执行器 控制系统
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凿岩机器人钻臂定位控制交叉精英反向粒子群算法 被引量:12
20
作者 黄开启 陈荣华 丁问司 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期303-311,共9页
在利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行凿岩机器人钻臂定位过程中,存在收敛速度慢和易于陷入局部最优解等问题.为此,提出一种交叉精英反向粒子群优化算法(crossover elite opposition-based particle swarm optimi... 在利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行凿岩机器人钻臂定位过程中,存在收敛速度慢和易于陷入局部最优解等问题.为此,提出一种交叉精英反向粒子群优化算法(crossover elite opposition-based particle swarm optimization,CEOPSO)并给出算法的流程.建立凿岩机器人钻臂运动学模型并对其逆向运动学进行求解.将交叉算子引入EOPSO中,采用自适应惯性权重和交叉概率参数控制技术,在维护粒子个体与最优解之间信息交换的基础上,增加粒子个体之间的信息交换,提高算法的全局搜索能力和钻臂定位效率.仿真结果表明,CEOPSO的平均位置误差和平均姿态误差均小于PSO和EOPSO算法,且迭代过程平稳,可以有效提高凿岩机器人钻臂的定位控制性能. 展开更多
关键词 凿岩机器人 钻臂 定位控制 粒子群优化 精英反向学习 交叉算子 运动学逆解
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