针对工业机器人绝对定位精度不高的现状,提出一种综合考虑几何误差和非几何误差影响因素的克里金预测定位误差的方法。首先,采用三维动态跟踪测量系统测量工业机器人工作空间中一组点的位置误差,通过位置误差构建实验变异函数;其次,采用粒子群算法结合克里金方法进行实验变异函数的参数寻优,得到最优模型和参数;然后,通过克里金方程结合最优实验变异函数模型求解权重系数和拉格朗日乘数,并利用克里金预测方程对定位误差进行预测;最后实施补偿并进行对比验证。实验结果表明,绝对位置误差平均值由1.048 9 mm减小到0.178 6 mm,精度提高了82.97 %;均方根值由0.393 7 mm减小到0.058 5 mm,精度提高了85.14 %,提高了工业机器人的绝对定位精度。

针对山地无人作业底盘在复杂道路下姿态不平稳,传统控制方法适应性、鲁棒性差等问题,提出了一种基于牛顿-拉弗森优化(Newton-Raphson-Based Optimizer,NRBO)算法、极致梯度提升树(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法和双延迟深度确定性策略梯度(Twin Delayed Deep Deterministic policy gradient,TD3)算法的底盘姿态控制策略。首先,搭建七自由度主动悬架振动模型环境;然后,训练NRBO-XGBoost的状态预测模型,在TD3算法中加入状态预测模型并在网络中加入注意力机制,增强TD3智能体在复杂环境下的决策能力和适应能力,同时设计奖励函数并训练TD3智能体,实现在复杂道路环境下的底盘姿态控制;最后,基于Matlab 2023a/Simulink软件开展仿真。仿真结果表明,基于改进TD3的底盘姿态控制策略能够有效抑制无人作业底盘在复杂道路下的姿态变化,其俯仰角、侧倾角和垂向位移分别抑制了61.4 %、84.9 %和84.9 %,显著提高了平稳性;相比传统DDPG、PPO和TD3强化学习控制策略,改进TD3算法下的俯仰角分别改善了49.1 %、7.4 %和37.2 %,侧倾角分别改善了83.3 %、36.5 %和34.7 %,垂向位移分别改善了70.7 %、77.5 %和64.0 %,垂向位移加速度分别改善了67.7 %、42.1 %和49.7 %,控制效果更好,具有更好的适应性与鲁棒性。

针对打磨机器人阻抗控制的力跟踪性能受环境刚度未知和环境位置变化影响的问题,提出了一种基于刚度阻尼特征的神经网络自适应阻抗控制方法。由于环境参数未知导致参考轨迹不易确定,构造了一个自适应PI控制律,进行参考轨迹补偿,减小力跟踪的稳态误差;为了提高力跟踪控制的动态性能,根据力误差对刚度系数及阻尼系数的统一调节规律——刚度阻尼特征,并结合力误差具有时变、非线性的特点,设计了一个描述力误差与刚度阻尼特征关系的激活函数,构建自适应阻抗参数神经网络模型,其输出为刚度系数和阻尼系数,通过基于参考轨迹补偿与自适应阻抗参数神经网络模型融合的阻抗控制,保证力跟踪控制的柔顺性。仿真结果表明,相比于传统阻抗控制和参考轨迹PI补偿的阻抗控制,所提出的自适应阻抗控制方法具有更好的力跟踪效果。

为保证汽车平稳运行,提出了基于车载角速度传感器的汽车横摆角速度失稳控制方法。首先,利用车载角速度传感器获取汽车的横摆角速度数据,并由此建立观测信号描述与解析方程;然后,在横摆动力学理论下,设定汽车横摆角速度失稳判断指标,对比汽车横摆角速度的实际值与理想值,通过模糊规则将汽车横摆角速度的实际值与理想值的差值转化为模糊变量,并利用模糊集合对判断指标进行融合;最后,根据融合结果确定汽车横摆角速度的控制力矩,实现汽车横摆角速度失稳控制。结果表明:以蛇形工况为测试案例,使用所研究方法控制后的汽车横摆角速度小于15 rad/s,未超出极限数值,可以保证汽车车轮在同一标准下变化,有效控制横摆角速度的稳定,保证汽车平稳运行。

针对多品种、变批量的高复杂度智能制造场景,频繁更换刀具、夹具及工装等情况造成的实际生产调度和理论生产调度脱节的问题,定义了两个参量,即机器准备时间(Machine Preparation Duration,MPD)和机器加工系数(Machine Processing Coefficient,MPC),以最小化最大完工时间、机器总时间负荷和机器总准备时间为目标函数,建立了引入MPC参数的多品种、变批量智能车间调度数学模型;设计了融合非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)和免疫遗传算法(Immune Genetic Algorithm,IGA)的非支配免疫遗传算法(Non-dominated Sorting Immune Genetic Algorithm-Ⅱ,NSIGA-Ⅱ)来求解此类问题。该算法采用多种方式进行初始化,提出了一种综合考虑非支配排序和目标函数值大小的得分策略来筛选优秀个体,同时为了提高种群的多样性,引入种群分层和自适应交叉突变的策略。最后,通过多组对比实验验证了该算法的有效性以及在探索最优解时具有稳定性好、解质量高等优点。

随着智慧车间等智能制造技术的不断发展,人工智能算法在解决车间调度问题上的研究备受关注,其中车间运行过程中的动态事件是影响调度效果的一个重要扰动因素,为此提出一种采用深度强化学习方法来解决含有工件随机抵达的动态柔性作业车间调度问题。首先以最小化总延迟为目标建立动态柔性作业车间的数学模型,然后提取8个车间状态特征,建立6个复合型调度规则,采用ε-greedy动作选择策略并对奖励函数进行设计,最后利用先进的D3QN算法进行求解并在不同规模车间算例上进行了有效性验证。结果表明,提出的D3QN算法能非常有效地解决含有工件随机抵达的动态柔性作业车间调度问题,在所有车间算例中的求优胜率为58.3 %,相较于传统的DQN和DDQN算法车间延迟分别降低了11.0 %和15.4 %,进一步提升车间的生产制造效率。

针对传统双向RRT算法在路径规划中随机性大、收敛慢和路径质量差等问题,提出了一种基于改进人工势场法(Artificial Potential Field,APF)引导的双向RRT机械臂路径规划算法。首先引入动态偏置策略,减小原始双向RRT算法随机性大的问题;其次,在扩展新节点时,根据与障碍物距离自适应地调整节点随机性与总势场的权重;然后融入机械臂碰撞检测模型并进行双向直连线性插值检测,直至生成初始路径;最后再对生成的路径进行三次B样条平滑处理,产生符合机械臂实际运动限制的可行路径。在二维和三维环境下分别构建三种不同环境对改进算法进行仿真对比,结果表明改进算法能有效提高相关性能。将改进算法应用至实物平台中,进一步证明了算法的有效性与可行性。

为了研究激光熔覆增材再制造的Inconel 718合金在干式端铣过程中的可加工性,采用激光熔覆技术在27SiMn合金钢表面涂覆Inconel 718合金。使用正交试验方法进行干式端铣试验,并研究铣削工艺参数对激光熔覆层切削力及表面质量的影响规律。研究结果显示,铣削深度对切削力的影响最为显著,主轴转速、进给速度和铣削深度的增大都会导致切削力的增加。在各个铣削工艺参数中,进给速度对表面粗糙度的影响最为显著,其次是主轴转速,而铣削深度的影响最小。当主轴转速为2 000 r/min、进给速度为150 mm/min和铣削深度为0.5 mm时,表面粗糙度值最低。此外,铣削深度对表面显微硬度的影响最为显著。这些发现对激光熔覆涂层机械加工过程中的工艺参数选择具有指导和参考意义。

基于航空发动机整体叶盘特殊构形及使用要求,研制了一种新型高性能低成本硅橡胶基流体磨料,探究了硅橡胶基流体磨料在整体叶盘表面的加工效果,分析主要磨料参数(磨粒目数、磨料质量比和磨粒材质)对黏度及加工性能的影响。采用单因素实验分析了不同磨料参数下叶盘试件的表面粗糙度、材料去除率和表面微观形貌的变化,获得了最优磨料参数,进行了磨料污染检测,并对整体叶盘零件进行了验证实验。结果表明:新型流体磨料具有良好的流变性能及加工性能,加工效率高;采用80^#的碳化硅磨粒,且硅橡胶基体与磨料质量比为1∶1.4的磨料可获得较好的加工质量,54次循环后表面粗糙度下降率在50 %以上;自制的新型流体磨料能有效提高整体叶盘零件的表面完整性,不会污染叶片表面,且未破坏叶型精度,能够满足使用要求。

为研究混合工况下泵马达对履带特种车辆转向性能的影响规律,构建了混合工况泵马达性能评估模型,求解了不同泄漏位置的外特性方程,计算了关键性能参数如容积效率和泄漏流量,并结合转向动力学模型分析了不同工况下泵马达性能的变化。模型实现了复杂工况下泵马达内部关键性能参数的计算,为特种车辆转向性能评估提供了理论基础。结果表明,泵马达退化显著影响转向性能,液压系统泄漏流量增大和容积效率下降时,中心转向时间和转向半径增加。在动态转向工况下,转向性能与泄漏流量和容积效率呈现非线性关系。混合工况泵马达模型有助于提高泵马达对特种车辆转向性能评估的准确性和适用性,为车辆转向系统的优化提供参考。

针对制造行业中机器间有两种缓冲条件(即有限缓冲、零等待)的分布式置换流水车间调度问题,以最小化最大完工时间作为目标建立数学规划模型,提出了一种结合改进两分段Tent混沌映射、自适应柯西变异和贪婪算法的混合人工蜂群算法。首先,通过改进两分段Tent混沌映射产生初始工件序列群;然后,在雇佣蜂阶段采用基于自适应柯西变异的邻域搜索产生新工件序列,在跟随蜂阶段设计适应度选择策略和基于自适应柯西变异的逆序反转操作对工件序列进行优化,在侦察蜂阶段利用贪婪算法基于关键/非关键工厂更新未改善的工件序列;最后,通过大量算例仿真与多种算法对比,表明所提算法在合理的计算时间内可以得到较好的近优解。

枞树形叶根铣刀是汽轮机行业加工叶片叶根及轮毂的重要工具,由于其截面形状复杂,传统的加工工艺存在工艺复杂、效率低和精度难以保证等缺点。为解决上述工艺难题,本文提出一种五轴车铣复合加工中心开粗及五轴工具磨床精加工的工艺策略。首先,以某枞树形叶根铣刀为例,研究了其结构特点,确定五轴车铣复合加工中心开粗及五轴工具磨床精加工的工艺路线,分别编制工艺技术文件;其次,采用ESPRIT TNG车铣复合编程软件编制粗加工刀路轨迹,采用NUMROTO软件编制精加工刀路轨迹;最后,将刀路轨迹转换为数控代码分别进行仿真模拟加工,将仿真无误的数控代码和磨削代码分别导入五轴车铣复合加工中心和五轴工具磨床中完成实操加工。通过对加工过的刀具成品进行刀具形线、角度和外观检测,各项技术指标均满足设计要求,且加工效率提升了约24.4 %,从而验证了该工艺方案的有效性。

针对改进智能优化算法规划效率低、搜索时间长、路径较为曲折等问题,将白鹭群优化算法首次应用于移动机器人路径规划,并提出了一种基于改进白鹭群优化算法的移动机器人路径规划方法。该算法在探索阶段利用对立学习进行种群初始化,以降低路径搜索代价;采用正余弦算法和贪婪策略对白鹭个体位置更新予以改进,以平衡算法的局部开发和全局搜索能力;利用坐标微调策略以获得安全可靠的规划路径。在优化阶段采用垂距限值法和分段贝塞尔曲线对路径进行优化处理,以得到移动机器人的最终运动路径。仿真结果表明,该算法较对比算法路径规划效率显著提高,总体耗时更短,路径更优,能减少路径转弯次数,进而提升移动机器人的整体工作效率。

鉴于当下物流仓储管理系统功能种类欠缺、人机交互度低、信息传输不及时、仓库整体情况难以把控以及操作便捷度低等问题,难以对物流仓储系统状态进行实时掌控与干预。基于此,从构建数字孪生模型的角度出发,从4个层面构造了智能物流仓储管理数字孪生模型,通过Solid Works和3Ds MAX等软件构造了仓储组件三维模型、对仓储中运输设备进行运动逻辑建模,利用Unity 3D可视化软件和C#编程语言对数字孪生物流仓储管理系统进行了开发,系统实现了物流仓储可视化、数据可视化、场景漫游及碰撞预警等预期功能。期望能为智能物流仓储行业向数智化转型提供建议,为相关领域与行业的数字孪生模型标准体系构建提供参考。

针对U型障碍物环境中移动机器人路径规划问题,提出了一种学习机制蚁群算法。首先,为解决算法运行时间长的问题,引入邻域剔除,舍弃较差和对称路径;其次,为解决收敛速度慢的问题,运用禁忌策略,使蚂蚁快速逃离U型障碍物;然后,为解决路径死锁的问题,提出学习机制,不断舍弃死锁路径;最后,将该算法与其他改进算法进行仿真对比,结果表明学习机制蚁群算法相比对照组算法不仅缩短了运行时间,还提升了收敛速度,验证了该算法的优越性。

当前全驱动的灵巧手存在驱动电机过多、抓取力不足等问题;而高度欠驱动的灵巧手又存在独立控制能力低、灵巧性不足等问题。针对当前问题设计了一款基于交叉四连杆的四指灵巧手,将该结构类比成人的手指,实现了近端指节关节和远端指节关节之间的耦合运动;提出与传统偏航-俯仰型不同的翻滚-俯仰型掌指关节结构,应用于除拇指外的三指,实现了手指的屈伸与转动,可丰富灵巧手的抓取姿态,提升其灵巧性;拇指在掌指关节采用侧摆结构,实现与其余三指的配合。在MATLAB软件中建立了手指的运动学模型并求得手指的末端工作空间,通过ADAMS软件对灵巧手进行了仿真,通过分析手指的运动特性,验证了灵巧手结构的合理性。通过样机实验证明了四指灵巧手具有良好的抓取性能与较高的实用价值。

针对永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)转速控制系统中存在的鲁棒性和抗干扰能力差的问题,提出了一种改进分数阶自抗扰控制器(Improved Fractional Order Active Disturbance Rejection Controller,IFOADRC),代替传统非线性自抗扰控制器。首先,设计了新的非线性函数,应用于非线性分数阶扩张状态观测器(Nonlinear Fractional Order Extended State Observer,NFOESO)中,采用线性分数阶扩张状态观测器(Linear Fractional Order Extended State Observer,LFOESO)对系统总扰动进行初步估计;然后,通过设计的权重函数将该估计结果引入到非线性分数阶扩张状态观测器中,建立了改进分数阶自抗扰控制器,并且通过理论分析了该控制策略的收敛性和抗干扰能力;最后,进行了Simulink仿真和links-RT半实物实验验证。实验结果表明,所提控制策略相比传统非线性自抗扰控制器(Nonlinear Active Disturbance Rejection Controller,NLADRC)和级联扩张状态观测器的自抗扰控制器(Cascaded Linear Active Disturbance Rejection Controller,CLADRC),当电机受到速度阶跃时,调节时间在加速时分别减少了25.6 %和17.6 %,在减速时分别减少了10.7 %和5.6 %;当电机受到负载扰动时,调节时间在突加负载时分别减少了51.9 %和24.2 %,在突减负载时分别减少了41.5 %和22.6 %;验证了所提控制策略能有效增强永磁同步电机的鲁棒性和抗干扰能力。

随着我国高速列车的大量开行和运行里程的急剧增加,伴随着轮轨磨耗、运行环境变化与悬挂参数匹配的矛盾,面临的车体异常振动问题越来越多,严重降低了乘客的乘坐舒适性,其中转向架蛇行稳定性不足较为突出,针对该类问题,从抗蛇行减振器主动控制的角度展开了高速列车蛇行稳定性自适应控制策略研究。首先,将抗蛇行减振器替换为主动控制悬挂元件,建立了车辆系统非线性动力学模型;然后,结合PID控制原理和模糊控制原理设计了自适应模糊PID控制器,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法对参数进行优化;最后,基于SIMPACK和Simulink联合仿真模型,在不同运行工况下对所设计的主动控制系统进行控制效果对比分析。结果表明,在主动抗蛇行减振器的作用下,转向架构架端部横向加速度主频幅值最大降低了54 %,均方根值最大降低了33.24 %,明显改善了转向架构架横向振动性能,为转向架蛇行稳定性控制策略提供技术支撑。

为提高自动装箱系统中多AGV运行效率,针对多AGV在线调度问题,以最小化AGV运行时间为优化目标,结合实际工况下约束条件建立该问题数学模型,并提出一种两阶段在线协同调度算法进行求解。该算法基于自动装箱系统仿真模型开发,首先,利用基于AGV运行时间的搬运任务指派算法求解搬运任务指派问题;其次,设计了带有AGV优先级规则与冲突解决策略的路径规划算法求解路径规划问题;最后,使用时空拥堵表(Spatio-Temporal Blocking Table,STBT)来记录路径的时空拥挤度(Spatio-Temporal Blocking Degree,STBD)和预计等待时间,并将表中信息作为约束条件融入到算法两阶段的寻优过程中,求解过程实现了多AGV搬运任务指派与路径规划的集成优化。通过不同规模仿真案例验证了所提算法的有效性,并与相关研究成果展开对比实验,验证所提算法的优越性。

主轴颈作为船用柴油机曲轴的关键组成部分,其平行度的加工精度是保证曲轴强度和可靠性的决定因素之一。目前人工检测或非接触式检测方法存在一定的局限性,如自动化程度低、测量精度低或易受表面因素影响等;因此,提出基于无线传输的接触式检测方法,通过设计接触式传感器环形测量装置依次采集主轴颈多处轮廓数据,利用空间解析几何原理提取轮廓点坐标并进行拟合分析,进而实时获得加工过程中主轴颈的平行度。试验结果表明,曲轴主轴颈平行度误差最大为9.65 %,该检测方法可有效对曲轴主轴颈与中心线平行度进行检测,为曲轴在机检测提供了理论基础。

诸多行业对于微小零件、产品的迫切需求推动了微制造技术的高速发展。微细切削技术作为最具潜力的微制造技术之一,可在金属、陶瓷、聚合物和复合材料等中高效、准确地生成复杂特征,被广泛地运用于医疗、通信与航空航天等领域。微细刀具作为影响微细切削技术加工质量的关键因素,受到了业界与研究学者们的广泛关注。回顾并讨论了微细刀具相关的最新成果和发展,重点讨论分析了微细铣刀、微细车刀、微细钻头和微细磨头4种典型微细刀具的研制现状与使用性能,并对其失效分析与监测以及刀具涂层进行了详细介绍。最后,强调了微细刀具未来可能的发展趋势和研究方向,以期为微细刀具的研究学者提供重要的参考。

为了提高立式加工中心的静动态特性,通过模态分析与谐响应分析对机床整机进行薄弱环节的识别,发现龙门架结构设计不合理,导致机床在竖直方向存在较大变形。针对龙门架的不合理设计,对其采用拓扑优化与二维截面优化相结合的方法确定材料分布情况;并基于MOGA遗传算法,以龙门架质量、最大静变形量与第1阶固有频率为优化目标,对其关键尺寸进行多目标参数优化;再将优化结果与原型进行对比验证。结果表明,龙门架的最大静变形量减小了34.61 %,质量减小了7.64 %,第1阶固有频率提高了6.54 %;整机在X、Y和Z这3个方向的最大振幅均有所降低,各波峰的位置均有不同程度的后移,提高了加工中心整机的静动态综合性能;验证了龙门架的优化效果。

滑动轴承是电子水泵的关键部件,直接影响着叶轮转子系统的稳定性。为将设计制造因素与电子水泵总成的振动与噪声特性相关联,有效实现减振降噪,针对一款小功率悬臂外转子电子水泵进行了有限元分析和试验研究,探究了滑动轴承参数对电子水泵振动与噪声特性的影响。结果表明,滑动轴承水膜刚度的大小影响电子水泵转子-芯轴相对摆动模态;与CF/PPS复合材料轴承相比,石墨轴承电子水泵有效减少了振动谱中的各阶次谐波分量,消除了叶片通过频率调制声;过大的轴颈偏心量易在低速工况下激起电子水泵转子-芯轴相对摆动模态,引发结构共振与噪声;减小轴承间隙可大大降低高速工况下电子水泵叶片通过频率振动,抑制转子-芯轴相对摆动模态结构噪声。

为了有效降低复杂曲面数控铣削加工规划的难度,实现其自动生成,提出了一种基于随机森林算法的复杂曲面数控铣削加工规划推荐模型。首先,提取已有数控加工实例的曲面特征和数控操作的工艺信息,结合数控加工理论,构建数控工艺知识库;然后,设计了一种基于随机森林算法的复杂曲面数控铣削加工规划推荐模型,将所提取到的待加工零件的曲面特征以及加工要求作为输入,输出得分最高的数控加工规划参数,进而产生合适的数控铣削加工规划推荐方案;最后运用相应的CAD/CAM软件验证了该推荐模型的有效性。

为进一步提高偏心磁极永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)气隙磁密波形的正弦性,提升电机优化设计效率,提出了一种基于解析计算与遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的永磁同步电机偏心磁极优化设计方法。首先,考虑齿尖饱和、定子开槽、极间漏磁、边缘效应及磁路饱和对气隙磁密的影响,分别推导出满足后续优化计算的偏心磁极平行与径向充磁的气隙磁密解析计算模型;然后,利用遗传算法对该模型的磁极结构参数进行寻优;最后,通过有限元仿真对解析计算精度和寻优前后结果进行对比验证,结果表明,该方法所得解析计算模型精度较高,平行与径向充磁磁极优化后的电机气隙磁密波形的正弦性均得到了提高,齿槽转矩减小,优化设计效率提升。

面向四足机器人稳定行走的需求,开展了四足机器人后退步态稳定性分析与规划研究。首先,对所研究的足式机器人结构进行介绍,并采用D-H法建立了运动坐标系,初步确定了辅助动作参数。然后,利用稳定裕度指标表征四足机器人的静态和动态稳定性,并根据运动参数和关节驱动函数计算出重心位置随时间变化的关系。接着,在四足机器人的步态设计过程中,分析了腿部和首尾运动对四足机器人重心的影响,并通过主动作和辅助动作规划了后退步态全周期动作序列,确定了后退步态的动作参数。最后,采用虚拟样机仿真和物理样机试验验证了所提方法的可行性和有效性,为四足机器人的步态分析提供了理论方法支撑。

针对以最小化最大完工时间为目标的柔性作业车间不一致分批调度问题(Flexible Job shop Batch Scheduling Problem with Variable Sublots,FJBSP-VS),提出了一种结合禁忌搜索的改进麻雀搜索算法(Tabu Search-Sparrow Search Algorithm,TS-SSA),对工件分批、机器选择与子批排序进行集成优化。首先,设计了一种用于表示工件分批、机器选择信息与子批排序信息的双层编码方式与一种结合无延迟调度的解码方式,该解码方式可有效提高机器利用率;在保留发现者-加入者结构的基础上对麻雀搜索算法进行离散化改进,通过引入交叉算子使其可以用于离散问题的求解;其次,改进加入者所选择的靠近对象,增强算法全局搜索能力;再次,将禁忌搜索与改进麻雀搜索算法相结合,增强算法的局部搜索能力;最后,使用27个已有公开算例进行试验,验证了TS-SSA的有效性和优越性。

针对精密传动部件加工过程中普遍存在的工艺路线设计低效、知识重用困难的问题,提出了一种基于知识图谱的精密传动部件工艺路线推荐模型。首先,利用本体方法构建精密传动部件工艺知识模式层;其次,利用Electra+BiLSTM+CRF模型和BiLSTM+Self-Attention模型分别实现实体识别和关系抽取,并基于达梅劳编辑距离进行知识融合,完成数据层构建;然后,基于构建的工艺知识图谱,结合部件工艺单元以及工艺路线结构的相似度实现工艺路线推荐;最后,开发工艺路线推荐系统,并以某型号滚珠丝杠为例展示工艺路线推荐功能。经实验验证表明:推荐准确率达到89.5 %,证明了该模型的可行性,能够提高知识重用性和工艺路线设计效率,为决策提供更加科学合理的参考。

在基于增强现实装配引导的复杂零/部件装配场景中,由于手部对零/部件的遮挡,导致零件位姿解算时产生较大的误差,甚至造成求解失败。目前针对手工装配零件的位姿估计算法在解决零件遮挡问题时没有考虑手部信息,使得位姿估计精度难以满足增强装配实际应用的要求。针对上述问题,提出了融合手部姿态的零件6D位姿估计算法,即HandICG算法。该算法将手部的姿态信息与迭代对应几何(Iterative Corresponding Geometry,ICG)算法进行融合,当发生手部遮挡时,将手部的姿态信息应用到零件姿态的求解中,从而显著提高手部遮挡情况下零件位姿估计的精度,实验表明,平均模型点距离(Average Distance of Model points,ADD)相关评价指标达到74.73 %,是ICG算法的2.61倍。该算法显著提升了增强装配场景中零件位姿解算的准确性和鲁棒性。

虚拟调试过程中存在虚拟或真实控制器与虚拟模型数据不同步的问题,这导致了虚拟工艺流程的混乱,严重影响虚拟调试系统的质量,并使数字孪生系统产生了虚实不同步的问题。以轴承圈尺寸检测线为例,设计了一种基于机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer,MCD)的虚拟调试系统,分析了虚拟调试系统不同步问题,设计了MCD内外部延迟试验,在对现有解决方案分析解释的基础上,提出了考虑MCD内外部延迟的解决方案。试验表明,该解决方案较好地实现了虚拟调试系统与数字孪生系统的虚实同步。