2021年, 第49卷, 第23期　
刊出日期：2021-12-15

  

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工业机器人专栏
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  木门堆垛机器人真空吸附装置设计与仿真分析

  赵明, 刘送永, 姚遥, 顾聪聪

  机床与液压. 2021, 49(23): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.001

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  为满足定制化木门生产线的要求,设计一种通用程度高、吸附性能好的真空吸附装置。分析真空吸附装置的结构和原理,完成机械结构和吸附系统的设计。对木门的吸附过程进行理论分析;利用ANSYS对真空吸附装置进行有限元分析;对木门的堆垛过程进行运动仿真分析。求得吸附木门所需的最小理论吸力;得出吸附50 kg木门时真空吸附装置的应力应变情况及吸附装置的前6阶模态;得出堆垛过程大臂、小臂、真空吸附装置的位移、速度等特性曲线。结果表明:真空吸附装置最大应力小于材料的屈服强度,且变形较小、结构稳定,但吸附装置的最大固有频率接近机器人电机的回转频率,易产生共振。通过仿真模拟木门堆垛机器人的运动情况,并获得运动特性参数。研究结果为定制化木门生产线实际作业提供参考。
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  高空带电机器人臂架稳定性优化控制仿真研究

  胡仕成, 陈志高, 黎新齐

  机床与液压. 2021, 49(23): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.002

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  以高空带电机器人的臂架变幅液压系统为研究对象,介绍臂架结构和变幅液压控制系统。针对该高空带电机器人作业时出现的臂架振动、抖动现象,采用PID控制器对臂架液压控制系统进行优化。建立平衡回路数学模型,运用多领域仿真软件AMESim对变幅液压缸动态过程进行仿真,对比优化前后液压缸的动态特性。通过搭建实验平台对PID优化的控制系统进行实验。结果表明:PID优化控制能大大缩短液压缸活塞杆速度波动时间和降低速度波动幅度,可以有效改善臂架系统工作过程中出现的振动、抖动问题,提高臂架的稳定性。
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  考虑可定位性的改进型A^*路径规划算法

  高扬, 李鵾鹏, 刘佳浩

  机床与液压. 2021, 49(23): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.003

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  在路径规划时,为使机器人具有高精度定位能力,应考虑可定位性对规划路径的影响。在经典A^*路径规划算法基础上,提出一种改进型A^*路径规划方法,在搜索路径过程中考虑可定位性。引入克拉美-罗下界预测任一栅格定位方差的上界,将方差上界转化为定位信息熵描述可定位性。设计全新的代价函数,将可定位性纳入其中以综合评估搜索路径。结果表明:与经典A^*算法相比,改进方法所得路径能成功避开可定位性差的区域,使路径规划结果具有更高的实用性。
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  基于改进模糊自适应遗传算法的移动机器人路径规划

  王吉岱, 王新栋, 田群宏, 孙爱芹, 张新超, 袁亮

  机床与液压. 2021, 49(23): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.004

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  针对现有移动机器人路径规划方法运行效率低的问题,提出一种基于改进模糊自适应遗传算法的路径规划方法。基于领域知识对初始路径进行可行性筛选,提高可行路径比例。采用模糊逻辑控制器动态整定遗传算法运行参数,提高路径寻优速度,避免陷入局部最优路径;综合考虑机器人运行安全性要求,引入余弦函数平滑度评价因子,对不同的路径夹角施以不同的惩罚项,以改善路径平滑度。仿真结果验证了改进算法解决路径规划问题的有效性。
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  三自由度高刚度机器人动态特性分析与测试

  余宏志, 康献民, 钟祺彬, 陈尧, 植美浃

  机床与液压. 2021, 49(23): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.005

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  建立三自由度高刚度机器人有限元模型并对其进行静、动态特性分析。对比分析制动器动作对机器人的刚度、固有频率和机器人在外力作用下的稳态响应的影响;对样机进行实验测试分析。结果表明:所提制动器结构方案能提高机器人的刚度和固有频率以及降低操作器末端的振幅,能够改善机器人工作时的动态特性。
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  基于复杂地形的四足机器人路径规划算法研究

  马希青, 王金义

  机床与液压. 2021, 49(23): 30-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.006

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  针对四足机器人在复杂环境中摆动腿路径点规划不准确的问题,提出一种基于摆动腿路径规划的样条优化算法。该算法运用零力矩点(ZMP)稳定性准则,在对机器人COG轨迹进行规划的基础上,对机器人摆动腿足端轨迹路径点进行优化计算,并利用ADAMS建立其仿真模型用于计算机仿真。结果表明:该算法不仅能保证四足机器人安全避障,且能实现在复杂地形条件下平稳行走,验证了该算法的准确性和鲁棒性。
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  基于PLC控制的注塑件去边打磨机器人工作站的设计

  梁为, 于复生, 朱宝星, 严高超

  机床与液压. 2021, 49(23): 35-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.007

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  针对圆柱形管状注塑件在生产过程中所产生的飞边的去除和打磨问题,设计一种基于PLC控制的注塑件去边打磨机器人工作站。介绍机器人工作站总体结构的设计,在设计夹紧装置时应用TRIZ理论中的冲突矩阵解决设计过程中出现的技术冲突;对机器人工作站的PLC控制系统的硬件与软件进行了设计。该机器人工作站结构简单、控制方便,最终实现了注塑件的去边和打磨,满足工业需求。
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  下肢假肢关节电机的运动控制研究

  简震, 刘旭辉, 丁志娟, 胡慧娜

  机床与液压. 2021, 49(23): 39-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.008

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  结合四连杆机构和磁流变阻尼器设计一种新型磁流变阻尼下肢假肢。通过Opensim软件仿真,获得下肢关节角度曲线。为实现关节电机对关节角度曲线的轨迹跟随,以关节角度曲线为目标轨迹曲线,结合LabVIEW和STM32搭建关节电机实验测试平台,对下肢假肢关节电机进行运动控制研究。结果表明:关节实际轨迹与目标轨迹的误差不超过3.5°,关节电机的跟随效果较好。
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  视觉机械手的抓取方法研究

  袁斌, 王辉, 王伟博, 吴瑞明

  机床与液压. 2021, 49(23): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.009

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  针对机械手抓取物体大多以指定位置抓取特定物体的方式及柔性差的问题,提出利用基于深度学习方式的目标检测算法对物体进行识别。通过双目视觉算法检测物体所在的空间位置,利用D-H法进行机械手的坐标解算,从而实现物体的抓取。根据实际需求,采用实时性较好的YOLOv4目标检测算法与OpenCV中的立体匹配算法SGBM相结合的方式实现目标定位检测,并且通过租用云端服务器来训练神经网络和运行程序的方式降低本地硬件要求。实验结果表明:该机械手抓取物体的成功率达到了84%,验证了该方法具有较好的准确性,基本满足智能制造中的实际需求。
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  基于足端轨迹规划的四足机器人运动学分析与仿真

  郭建, 赵易, 徐镔滨

  机床与液压. 2021, 49(23): 48-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.010

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  为了减少四足机器人在行走过程对地面的冲击,提出一种改进动静步态的五次多项式的足端轨迹规划。推导了改进五次多项式的数学公式,利用机器人运动学知识计算机器人的运动学逆解。根据数学推导,分析机器人足端速度和加速度的理论曲线。利用ADAMS对机器人在三角步态和对角步态下进行运动仿真,对比了足端轨迹的理论结果和仿真结果,分析了仿真情况下机器人质心变化和RPY角变化。理论分析和仿真结果一致,验证了改进足端轨迹的正确性。
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  虚实融合的工业机器人实验平台研究

  蔡宝, 朱文华, 史秋雨, 刘赛

  机床与液压. 2021, 49(23): 54-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.011

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  以ABB工业机器人为例,提出六角结构的工业机器人实验平台,通过功能设计和工艺仿真搭建实验平台,构建Unity3D虚拟仿真实验平台,包括工业机器人的工艺虚拟仿真和拆装虚拟仿真。利用工业通信标准OPC UA协议实现虚拟与真实工业机器人间的数据通信,实现了虚拟与真实机器人同步运动。分析了虚拟与真实机器人运动的位置误差,实验结果表明该平台可为智能制造提供虚拟解决方案,同时也是数字孪生概念下的具体技术应用,具有较强的推广性和应用性。
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  爬壁机器人磁吸附结构的磁路优化设计与试验分析

  骆杨, 张兴国, 徐康

  机床与液压. 2021, 49(23): 61-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.012

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  基于Halbach永磁阵列,提出一种优化有限体积下吸附结构磁路的方法。针对船舶壁面维修保养机器人功能单一的问题,介绍一种模块化多功能船舶壁面维修保养机器人,包括清洗模块、除锈模块、喷漆模块,着重对运动机构的吸附结构进行优化分析。研究平面形Halbach永磁阵列对吸附力的影响。通过正交试验分析平面永磁阵列的不同参数(N、n、ε₁、ε₂、h、h₁)对吸附力的主次影响,并选定最优方案。试验结果表明:永磁阵列的高度一定时,不宜增加轭铁;永磁阵列的长L≤55 mm时,参数N应取值{2,3};宽W≤20 mm时,n应取值{1,2};ε₁和ε₂的取值受到N、n、h的影响。
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  基于一体化关节的模块化六轴机器人技术研究

  金力, 陈浣, 夏科睿, 李小龙, 王长浩

  机床与液压. 2021, 49(23): 67-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.013

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  为适应不同应用场景机器人的定制化需求,研究基于一体化关节的模块化六轴机器人搭建技术。研制14和25两种型号关节,确定其机械与电气通信接口,并测试得到关节性能参数。选用BRR腕结构六轴机器人构型,通过MDH参数法得到该构型模块化机器人正运动学特性。通过分析机器人最大工况负载,研究臂展、加速度及负载之间关系。以设计的50 N负载机器人为例,仿真最大负载工况空间运动轨迹,并联合ADAMS软件进行动力学分析,验证机器人各关节的负载特性。基于模块化机器人技术,搭建两种臂展机器人,使用激光跟踪仪对机器人进行标定实验,并将机器人应用于巡检作业场景。结果表明:基于一体化关节的模块化机器人技术,可快速实现对臂展和负载的定制化需求。
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  基于移动终端的工业机器人远程监测与故障诊断系统设计

  许向南, 闫利文, 谢煜坚

  机床与液压. 2021, 49(23): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.014

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  针对传统故障诊断方法在数据查询上灵活性差、效率低、可扩展性差、故障报警信息形式单一等问题,开发一种以移动终端为平台的远程监测与故障诊断系统。该系统通过Internet实时采集工业机器人的运行数据并上传到服务器端。利用智能手机可以随时随地查看工业机器人工作状态,实现远程数据监控和故障报警。结果表明:该系统增强了现场数据查询的灵活性,提高了故障诊断的准确性和现场故障处理的及时性。
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  深度卷积神经网络在移动机器人的应用研究

  陈永刚, 刘冠峰, 李坛坷

  机床与液压. 2021, 49(23): 77-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.015

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  闭环检测是移动机器人自主导航以及各种视觉定位的重要组成。近年来随着深度卷积神经网络展,基于卷积描述符的闭环检测与基于手工设计描述符的闭环检测,均在各个系统得到了应用。通过利用深度卷积神经网络实现图像匹配,并将其用于移动机器人的全局定位算法中,对其工程实际表现进行了定量评估以及对比。从所设计的试验方法量化对比出目前主流的描述符在各种场景应用中的优劣性,可知基于AlexNet模型的卷积描述符在各实验中均表现最佳,为图像匹配及其全局定位提供定量参考选择标准。
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  基于曲面参数化的喷涂轨迹规划

  张见双, 高燕, 李雪锋, 庄健培

  机床与液压. 2021, 49(23): 83-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.016

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  为解决工业机器人喷涂作业时传统人工示教方法耗时长、易出错和过于依赖人工的局限性,提出一种曲面喷涂轨迹规划方法。该方法将待加工曲面参数化到平面,在平面上生成偏置曲线,再将偏置曲线逆映射到三维曲面;根据网格模型测地线方法求出的偏置曲线长度和喷枪的喷涂张角信息,在偏置曲线上等比例生成等值线;以最小二乘B样条拟合曲线来平滑数据,并采用粒子群优化算法优化喷涂速度、喷枪高度、膜厚三者之间的关系,进而确定曲面喷涂轨迹。结果表明:该方法简单、实用,能够保证曲面喷涂轨迹的精确性、可行性。
试验与研究
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  软胶囊缺陷检测与丸形分级的最小二乘椭圆法

  郝飞, 孙莉莉, 王帆, 宋佳潼, 朱超涵

  机床与液压. 2021, 49(23): 87-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.017

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  针对软胶囊实时缺陷检测与丸形分级问题,提出一种基于远心视觉的椭圆度测量方法及其系统。以最小二乘椭圆作为评定基准,用被测轮廓的最小外接椭圆和最大内接椭圆的通径定义椭圆度误差,建立了椭圆度评定的最小二乘数学模型;建立胶囊缺陷与丸形分级的远心视觉检测系统,给出胶囊缺陷与丸形分级的检测流程;以某药企的保健药丸为对象,开展胶囊缺陷与丸形分级的视觉检测实验。结果表明:合理设定阈值,丸形分级检测的准确率可达100%;单颗胶囊的检测用时0.712 s。通过开发并行处理算法,缩短耗时、提高效率,该椭圆度误差评定方法及远心视觉系统可用于胶囊缺陷与丸形分级的实时检测。
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  基于改进差分进化算法的液压自抗扰控制器设计

  陈鑫, 李东, 曾冰

  机床与液压. 2021, 49(23): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.018

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  液压伺服系统由于控制精度高、功率密度大受到广泛应用,但其自身在运行中存在较大的扰动和非线性,使其精确位置控制存在一定的难度。自抗扰控制器(ADRC)是一种新型的控制器,它对于强不确定性和非线性有较好的控制能力,但它是一个多参数非线性控制器,其优化设计的难度远远高于PID等传统控制器。提出一种改进差分进化算法,使用了一种新型的目标函数,并将其应用在液压伺服系统的自适应自抗扰控制器设计中。仿真实验结果证明:改进差分进化算法相比较于其他方法具有更强的全局搜索能力,设计的自抗扰控制器能更好地适应液压伺服控制的需要。
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  基于专家智能判别的太阳能光伏支架用热轧钢卷机器人喷号系统设计与实现

  韩永成, 高丹, 李玉萍, 马水东

  机床与液压. 2021, 49(23): 98-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.019

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  以太阳能光伏支架用热轧钢卷为控制对象,设计在平面或弧面上以曲线或直线的形式于任意位置喷印标识且无需钢卷移动的机器人全自动喷号系统。对热轧钢卷自动喷号系统设计要求、机械和电气控制系统、专家智能报警算法、软件设计进行详细阐述。针对钢卷不规则、机器人故障、钢卷位置偏离等故障信息,采用专家智能判别算法智能诊断并报警,保障安全生产。根据现场的投入使用,选取ABB六轴工业机器人IRB6640作为硬件核心部件。结果表明:该系统可取代人工进行喷印,提高了生产效率,具有较高的实际应用价值。
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  基于仿真的自动变速器比例流量阀的优化设计

  陆玲亚, 王吉华, 樊荣

  机床与液压. 2021, 49(23): 104-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.020

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  比例流量阀是自动变速器的关键部件之一,其性能优劣直接影响变速器系统运行的品质和效果。以自动变速器用比例流量阀为研究对象,通过模拟计算分析关键参数对性能的影响。通过结构分析,将电磁阀分为电磁部和液压部。利用Ansoft Maxwell模拟软件对电磁部的气隙、衔铁结构尺寸等关键参数进行分析;利用AMESim软件对液压部进行p-i特性、跟随特性和动态响应特性分析。根据模拟计算结果指导正向设计及优化方案,通过试验验证设计的合理性,证实仿真的可靠性。
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  天然气储运系统多相流分离机的设计

  陈加国, 周立, 黄河

  机床与液压. 2021, 49(23): 110-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.021

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  天然气储运系统用分离机主要用来除去糅杂在天然气中的固液杂质,以提高天然气的纯度,减少其中杂质对天然气储备系统运输管道和存储罐体的腐蚀堵塞等破坏。传统的分离设备结构复杂,安装与维修十分繁琐,且地层水、凝析油和天然气分离效果不好,操控系统复杂,影响了生产效率,加大了生产成本。对此做出改进,基于重力及惯性分离技术,设计一种可智能操控且效率更高的多相流分离设备。该设备结构简单,操作方便,已经实际应用于企业生产环节。
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  基于视觉检测的PLC智能控制系统设计

  金燕, 代皇, 李书齐

  机床与液压. 2021, 49(23): 113-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.022

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  为实现工业生产中便携式计算机外壳表面缺陷的自动检测,设计一种基于视觉检测的PLC智能控制系统,有效提高生产自动化程度。基于原有自动生产线,采用SolidWorks软件对整个装置进行改造设计,包括视觉检测、次品移除、料盘存储等装置。通过视觉检测技术有效识别便携式计算机外壳缺陷,结合PLC控制技术、气动与传感器技术,实现成品与次品的自动识别与分装,降低生产成本,提高生产效率。改造后的装置具有广泛的市场需求和工业应用前景。
建模与仿真
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  液压飞轮蓄能器能量回收仿真研究

  左旸, 王爱红, 鲍东杰, 马浩钦, 秦泽

  机床与液压. 2021, 49(23): 117-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.023

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  为提高电梯系统蓄能器的能量回收效率,提出一种将液压蓄能器与飞轮蓄能器相结合的新型液压飞轮蓄能器。利用AMESim建立液压飞轮蓄能器的仿真模型,并将它应用于新型电梯系统。结果表明:该新型液压蓄能器液压飞轮蓄能器回收的动势能总量可达到100 kJ,能量密度提高至4.02 W·h/kg,且位移和压力变换都比较平缓,工作性能稳定。
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  基于AMESim的压缩式垃圾车同步控制系统仿真研究

  李强, 关红艳, 宋迪

  机床与液压. 2021, 49(23): 121-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.024

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  针对多功能压缩式垃圾车采用现有液压系统工作时,两侧举升缸运动不同步问题,提出一种同步控制系统,即在其液压控制系统中加入普通调速阀和电液比例调速阀,以实现主、从同步控制;通过PID模块控制电液比例调速阀的流量,从而降低主动油缸与从动油缸运动的位移偏差,以实现两者高精度同步运动。利用AMESim 16软件对控制方案进行仿真验证,结果表明:所提系统响应速度更快、同步精度更高、运行稳定性更高。
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  激励信号对航空液压系统压接直管振动特性影响

  周知进, 丁一, 林家祥, 薛金鑫, 梁潇帝

  机床与液压. 2021, 49(23): 126-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.025

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  应用ANSYS有限元分析软件,对航空液压系统压接直管振动特性进行了仿真分析。在得出压接管振动特性的基础上,提出在压接管接口增加额外激励信号来有效减少管道振动的方案,分别从激励信号频率和幅值两个角度研究激励信号对管道减振效果。结果表明:当基础振动频率与减振激励频率相等、幅值相等﹑方向相反时,管道减振效果最好。
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  滑动轴承-转子系统非线性动力学特性研究

  吕勇, 张凌云, 张勇, 李銮

  机床与液压. 2021, 49(23): 129-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.026

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  建立一个考虑碰摩力-油膜力耦合的单盘转子系统的动力学模型,推导出系统的量纲一化微分方程,运用四阶Runge-Kutta数值积分法进行数值计算,得到转子系统的分岔图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、最大碰摩力分布图、时间历程图和频谱图,研究系统参数与动力学特征的关联关系,辨识出了转子系统的碰摩次数。结果表明:系统在油膜涡动、转盘与定子碰摩及油膜振荡的作用下产生了复杂的动力学行为;转盘阻尼的增加,能够提高系统的稳定性,减小转盘与定子的碰摩,使系统出现最佳的运行区域。
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  基于渐进损伤模型的机床复合材料传动轴扭转性能分析

  李玺, 林显新, 苏茜, 陈宏, 刘宁夫

  机床与液压. 2021, 49(23): 136-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.027

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  利用考虑就地效应的Hashin失效准则和刚度非线性退化方法,并且引入Cohesive界面单元,采用ABAQUS有限元分析软件的子程序UMAT编写面内和层间渐进损伤模型,建立实体单元和Cohesive界面单元结合的实体模型,对纤维增强复合材料传动轴的扭转屈曲和后屈曲性能进行研究。利用模型对该项目试验结果进行验证,对某文献中的碳纤维复合材料轴进行有限元分析,并与试验数据进行比对,验证有限元模型的可靠性。结果表明:所建立的渐进损伤模型对拉伸载荷作用下的层合板失效强度的计算精度较高;压缩载荷作用下,利用该模型进行屈曲和后屈曲分析时的计算结果和试验结果吻合度较高;利用所提出的渐进损伤模型对碳纤维复合材料传动轴进行扭转屈曲和后屈曲失效分析,所得结果与试验结果吻合度较好。
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  转矩电动机动态特性的有限元分析与实验研究

  李晓红, 李默

  机床与液压. 2021, 49(23): 143-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.028

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  转矩电动机在将电信号转换为机械输出信号的过程中起着至关重要的作用。借助有限元分析方法,对转矩电动机的动态性能进行分析,得到其气隙中的磁通量、电枢上产生力的计算方程。在剖析转矩电动机结构的基础上,利用气隙的物理特性,求取气隙中磁阻的模型,并利用气隙中的磁阻,计算气隙中的磁通量。通过磁通量得到电枢上产生的力,进而建立了电枢的平衡方程。通过反馈弹簧组件的实体和有限元模型,构建反馈弹簧的刚度模型以及喷射管的转动刚度模型。采用细钢丝臂和反馈弹簧等,设计了反馈弹簧和喷射管测试装置,测试了反馈弹簧和喷射管的频率响应。根据电磁学的基本原理,分析在输入电流作用下转矩电动机的磁场分布和喷管偏转情况。实验结果表明:在分析反馈弹簧和电枢的动态响应时,所提方法的分析结果与实验结果的最大偏差度分别为3.95%和6.86%。说明所提方法能够准确分析转矩电动机的动态性能,为进一步研究转矩电动机提供了参考。
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  电主轴刀柄黏屑检测夹头应力与变形研究

  柴永生, 闵晓晨, 王昌辉, 卫尚涛, 刘咪, 张茂源, 周玉兰

  机床与液压. 2021, 49(23): 149-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.029

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  高速电主轴数控机床在上刀过程中发生的电主轴黏屑现象导致刀具位置不正,进而造成同心度误差,严重影响加工精度,现有的后处理检测方法,不仅影响加工效率而且造成加工资源的浪费。为解决上述问题,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴黏屑检测夹头进行应力、变形分析,模拟电主轴夹头的黏屑检测。通过模拟正常工况与黏屑工况下夹头外感受面的受载情况,分析黏屑处应力、变形和黏屑位置。研究结果可为电主轴黏屑检测夹头的结构优化设计和黏屑检测方案的设计提供参考。
综述与分析
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  移动机器人运动规划算法研究进展

  邹凛浩, 林有希, 蔡建国

  机床与液压. 2021, 49(23): 154-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.030

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  移动机器人运动规划旨在考虑机器人运动学、动力学和时间约束的同时,在复杂环境中找到最佳且无碰撞的路径。近年来运动规划算法逐渐向高效、实时生成高质量的可执行路径发展。综述了基于运动学约束的一系列运动规划算法,分析并比较了其理论上的优势和不足;对算法的实时性能、优化性能以及对环境模型的依赖性进行分析;将运动规划拆分成前端路径搜索和后端轨迹优化;总结了运动规划算法的研究状况。
故障诊断与可靠性
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  谐波减速器疲劳失效特征分析

  王亚晖, 刘积昊, 管恩广, 赵言正

  机床与液压. 2021, 49(23): 159-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.031

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  谐波减速器是工业机器人中重要的零部件之一,其性能直接关系到工业机器人的运转状态。谐波减速器的疲劳失效分为柔轮失效和柔性轴承失效两类。利用谐波减速器综合测试平台,实时监测和记录谐波减速器传动效率、温度和振动信号,并提取出信号特征,对两种失效模式的特征进行分析。验证了传动效率、温度和振动信号表征谐波减速器失效的一致性,在柔轮失效模式下,谐波减速器传动效率退化量约为7%;在柔性轴承失效模式下,谐波减速器传动效率退化量约为15%。失效模式特征的分析对于谐波减速器的失效和疲劳研究有着重要的意义。
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  基于Workbench的民机液压管路疲劳寿命分析

  王立文, 姜兴禹, 李玉帅, 唐杰

  机床与液压. 2021, 49(23): 165-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.032

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  液压管路是民机液压系统的重要部件,在周期性循环压力载荷作用下,极易出现疲劳失效。通过三维软件SolidWorks建立管路的实体模型,将几何模型保存为X_T格式的文件,导入有限元分析软件ANSYS Workbench,得到管路的有限元模型。对该模型进行网格划分和边界条件的施加,对管路进行静力学分析。在此基础上,根据管路的材料属性,利用Workbench中的Fatigue Tool模块进行管路的疲劳寿命分析,进而找出管路易发生故障的位置。研究结果为民机液压系统维修和结构优化设计提供了参考。
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  复合插值包络经验模式分解及其在往复式压缩机轴承故障诊断中的应用

  赵海洋, 刘祖健, 王金东, 陈桂娟

  机床与液压. 2021, 49(23): 169-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2021.23.033

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  针对经验模式分解(EMD)分析强非平稳振动信号时包络线出现的过包络与欠包络问题,提出一种复合插值包络经验模式分解方法(CIEEMD)。该方法在定义信号非平稳系数及包络线端点衔接方法的基础上,使用单调分段三次Hermite插值(MPCHI)构造局部强非平稳信号包络,三次样条插值(CSI)构造局部平稳信号包络,形成复合插值包络线进而提高EMD分解精度。利用仿真信号分析验证了CIEEMD对强非平稳信号的适用性。以往复压缩机轴承间隙过大故障为研究对象,CIEEMD不仅分解性能优越,且包络谱的故障频率更为显著。