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楊星濤, 庫祥臣, 趙歡樂, 米顯, 馬東陽. 基于改進遺傳算法的時間最優軌跡規劃[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 74-79.

基于改進遺傳算法的時間最優軌跡規劃

楊星濤 庫祥臣 趙歡樂 米顯 馬東陽

（ 河南科技大學機電工程學院）

摘 要

提出一種工業機器人時間最優軌跡規劃方法。將機器人關節空間的軌跡視為擬合關鍵點的三次樣條曲線，以最優時間為目標建立最優時間軌跡規劃的數學模型，同時考慮關節軌跡速度、加速度和加加速度的約束，結合目標函數值和約束條件提出一種用于進化算法的排序方法，以改進遺傳算法為例優化關節空間的三次樣條軌跡。應用謝菲爾德(Sheffield)遺傳算法工具箱計算遺傳算法優化結果，以D-H法建立機器人運動學模型，結合Roboticstoolbox構建機器人的三維仿真模型，建立對機器人三次樣條軌跡優化的仿真環境。對斯坦福機器人仿真實驗結果表明，與傳統的模式搜索法相比，改進遺傳算法優化的軌跡總時間明顯降低。

基 金

河南省科技攻關項目 192102210065

2

裴艷虎, 劉志峰, 許靜靜, 楊聰彬, 鄭繼貴. 面向操作可靠性提升的復合工業機器人運動規劃[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 49-54.

面向操作可靠性提升的復合工業機器人運動規劃

裴艷虎①③ 劉志峰②③ 許靜靜①③

楊聰彬①③ 鄭繼貴④

（ ①北京工業大學先進制造與智能技術研究所；

②吉林大學數控裝備可靠性教育部重點實驗室；

③北京工業大學先進制造技術北京市重點實驗室；

④北京精密機電控制設備研究所）

摘 要

復合工業機器人的應用能夠有效提升智能制造車間生產效率。而在其運動規劃問題中, 基于移動平臺調整的機械臂初始站姿直接決定了目標任務是否能夠可靠執行。為解決以上問題, 提出一種考慮機械臂初始站姿的運動規劃優化方法。基于前期基礎, 采用旋量描述和切片表征方法分別解決了復合工業機器人運動學建模和最小避障距離建模問題, 為進行軌跡優化提供了模型基礎; 建立了最小化耗能當量和運動時間的運動規劃優化模型, 通過考慮初始站姿影響設計了包括移動運動參數、冗余關節角度和機械臂運動參數在內的混合優化變量集, 同時考慮運動學約束和避障約束條件保證機械臂運動平穩性和安全性; 結果表明, 基于規劃優化的復合工業機器人具有較高的操作可靠性。

基 金

國家自然科學基金資助項目 51975019

北京市博士后科研活動經費資助項目-A類 Q6001211202101

中國博士后科學基金 2021M700301

3

武瀅. 基于主軸電流信號多特征融合的刀具磨損狀態監測[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 44-48.

基于主軸電流信號多特征融合的

刀具磨損狀態監測

武瀅

（ 沈陽理工大學機械工程學院）

摘 要

為實現在正常生產條件下進行刀具磨損的長期在線監測, 提出了基于主軸電流信號和粒子群優化支持向量機模型(PSO-SVM)的刀具磨損狀態間接監測方法。首先對數控機床主軸電機電流信號進行分析, 將與刀具磨損相關的主軸電流信號多個特征參數和EMD能量熵進行特征融合作為輸入特征向量; 其次, 通過粒子群尋優算法(PSO)對支持向量機模型(SVM)參數進行優化, 建立基于主軸電流信號融合特征和PSO-SVM理論的刀具磨損狀態識別模型; 最后, 通過實驗采集某立式加工中心主軸在刀具不同磨損狀態下電流信號進行驗證, 并與傳統SVM模型、BP神經網絡模型進行了對比分析。結果表明, 所提出的方法具有較高的準確率和較好的泛化能力。能夠實現正常生產條件下對刀具磨損的長期在線監測。

基 金

遼寧省自然科學基金項目 2019-ZD-0263

沈陽理工大學高層次人才計劃支持項目 1050002000604

4

王進峰, 張兵宇, 問叢川, 閆立鑫, 范珈誠, 陳凱樂. 基于HALCON的四光源光度立體法金屬表面缺陷檢測方法[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 157-161.

基于HALCON的四光源光度立體法

金屬表面缺陷檢測方法

王進峰 張兵宇 問叢川 閆立鑫 范珈誠 陳凱樂

（華北電力大學機械工程系）

摘 要

為了提高金屬表面缺陷的檢測效率，提出了一種基于四光源光度立體法的檢測方法。先用CCD相機采集4個不同空間角度的打孔金屬試樣圖像。然后，利用HALCON算子，基于四光源的光度立體技術原理計算得到表面梯度圖像，再將其轉化為平均曲率圖像。最后，把圖像各點曲率值轉化為灰度值，使用全局閾值分割出缺陷區域。結果表明，與經典光度立體法相比，四光源光度立體法能夠準確構建圖像表面梯度信息，利用圖像平均曲率信息可以快速檢測出金屬表面缺陷。

基 金

國家自然科學基金 51301068

河北省高等學校科學技術研究項目 Z2015127

5

胡丹, 張艷喜, 王靜靜, 高向東. 焊縫成形線結構光視覺檢測方法研究[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 132-137.

焊縫成形線結構光視覺檢測方法研究

胡丹 張艷喜 王靜靜 高向東

（ 廣東工業大學廣東省焊接工程技術研究中心）

摘 要

針對焊縫尺寸測量和表面成形質量評估問題，研究一種基于線結構光的焊縫視覺成形檢測系統。在詳細論述結構光視覺傳感器的組成結構以及標定過程的基礎上，優化圖像預處理流程，提出了基于邊界限定的灰度重心法來提取激光條紋中心線。以單像素的激光條紋為信息源表征焊縫輪廓，融合多特征點提取算法實現激光條紋輪廓特征點的檢測并基于特征點建立角焊縫的尺寸計算模型，最終實現焊縫尺寸測量。結果表明：該焊縫成形視覺檢測系統能滿足焊縫檢測性能的要求。

基 金

國家自然科學基金資助項目 51675104

廣州市科技計劃項目 202002020068

廣州市科技計劃項目 202002030147

6

張英芝, 朱繼微, 劉津彤, 翟粉莉, 牟黎明. 改進灰狼算法優化灰色預測模型在數控機床中的應用[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 127-131.

改進灰狼算法優化灰色預測模型

在數控機床中的應用

張英芝 朱繼微 劉津彤 翟粉莉 牟黎明

（ 吉林大學機械與航空航天工程學院）

摘 要

針對傳統灰色預測模型因背景值選取帶來的預測誤差較大的問題，提出一種與改進灰狼算法相結合的故障預測模型。設計一種改進的灰狼算法，對基本灰狼算法的算法參數通過非線性策略進行改善，并用于優化灰色預測模型中的背景值，從而獲得最優預測模型。以某一型號數控車床主軸的8個故障數據為例，將該預測模型與其他灰色改進預測模型進行對比驗證，結果顯示此模型與原始數據擬合度及穩定性最好。

基 金

吉林省科技發展計劃項目 20190302104GX

吉林大學博士研究生交叉學科科研資助計劃項目 101832020DJX037

國家科技重大專項項目 2015ZX04005005

7

楊飛雪, 康紹鵬, 劉凱磊, 強紅賓, 吳昊. 基于牛頓-歐拉法的三軸線連桿轉向機構數學建模與仿真優化[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 9-16.

基于牛頓-歐拉法的三軸線連桿轉向機構

數學建模與仿真優化

楊飛雪 康紹鵬 劉凱磊 強紅賓 吳昊

（ 江蘇理工學院機械工程學院）

摘 要

針對三軸線車轉向過程中存在的轉向精度不高的問題，借助牛頓-歐拉法在多體建模上的優勢，建立了三軸線連桿轉向機構的數學模型，推導出轉向機構的位置、角速度和受力方程，利用MATLAB軟件與Adams軟件搭建運動學模型和動力學模型，通過Simulink與Adams的聯合仿真對三軸線連桿轉向機構的關鍵點位進行仿真優化。仿真結果表明，經過優化后三軸線連桿轉向機構的轉向精度得到提高，轉角誤差降到2.2°以下，且各鉸接點位受力更加穩定, 提高了轉向穩定性。

基 金

國家自然科學基金項目 51805228

江蘇省高等學校自然科學研究資助項目 20KJB580005

常州市科技支撐計劃(社會發展)資助項目 CE20209002

江蘇省研究生實踐創新計劃 SJCX20_0934

8

于俊甫, 于珍. 基于物料分類的差異化采購管理策略[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 162-165.

基于物料分類的差異化采購管理策略

于俊甫 于珍

（ 山東大學機械工程學院）

摘 要

制造業企業物料種類繁多，針對不同物料的采購管理問題，基于Kraljic模型提出差異化采購管理策略。根據物料特性，從利潤影響和供應風險兩個維度，將物料分為戰略物料、杠桿物料、非關鍵物料和瓶頸物料4類。從戰略物料中再劃分出供應風險極高的核心物料。分析各類物料特點，提出相應的采購策略、供應商管理策略以及庫存策略。通過精準的差異化采購管理，實現保障物料供應穩定，降低成本及供應風險的目的。

基 金

國家自然科學基金資助項目 61272017

山東省社科規劃重點項目 11BJJJ06

9

李俊蘭, 張中偉, 吳立輝, 武照云. 面向多運輸任務的節能單負載AGV路徑規劃研究[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 62-67.

面向多運輸任務的節能單負載AGV路徑規劃研究

李俊蘭 張中偉 吳立輝 武照云

（ 河南工業大學機電工程學院）

摘 要

節能路徑規劃已被證明是提高自動導引運輸車(automated guided vehicle, AGV)使用過程能效, 促進生產車間節能的一種可行方法。目前從路徑規劃角度開展的AGV能耗優化研究主要面向單項運輸任務, 很少涉及多項運輸任務。為此, 以單負載AGV為研究對象, 建立了面向多運輸任務, 以運輸距離和能耗為優化目標的節能AGV路徑規劃模型, 進而提出了一種兩階段模型求解方法: 階段1針對各運輸任務關聯的負載運輸階段和可能的空載運輸階段進行節能路徑規劃, 搜索其最優運輸路徑; 階段2利用非支配排序遺傳算法確定最佳的運輸任務執行順序和各運輸階段的最佳運輸路徑。最后, 案例研究驗證了模型節能效果。

基 金

國家自然科學基金資助項目 U1704156

河南省科技攻關計劃資助項目 212102210357

河南工業大學高層次人才科研基金資助項目 2017BS014

10

孫明建, 國凱, 孫杰. 機器人柔順力控裝置研究[J]. 制造技術與機床, 2022, (3): 55-61.

機器人柔順力控裝置研究

孫明建① 國凱①② 孫杰①②

（ ①山東大學機械工程學院高效潔凈機械制造教育部重點實驗室；②山東大學航空構件制造技術及裝備研究中心）

摘 要

機器人自動化拋光過程中, 工具與工件間的接觸力控制尤為重要。基于主動柔順控制的原理, 提出了面向工業機器人的柔順力控裝置及控制方法。進行了系統的結構設計和動力學建模, 基于BP神經網絡PID算法, 設計了該柔順力控裝置的自適應控制策略。最后進行力控跟蹤實驗, 實驗結果表明, 柔順力控裝置能夠保證打磨過程中工件與工具之間的接觸力恒定, 進而提高表面加工質量。

基 金

高速重載特種消防無人機群協同作業關鍵技術及典型示范應用 2019JZZY020318

聲明：