基于数字孪生的柔性单元式生产线优化方法研究

本文针对生产线耦合性强、布局不合理、库存负载大等问题,基于数字孪生技术提出了一种柔性单元式优化布局方法,并在一电路板生产线上进行了仿真验证.仿真结果表明:基于数字孪生的柔性单元制造优化方法使生产能力提高了69.8％,在制品库存下降了63％.     

基于数字孪生的机器人综合实验系统研究

以工业机器人为核心,搭建机器人综合实验系统,通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）等硬件检测装置,采集设备各项数据。利用OPC UA通信协议,将采集到的信号与数字孪生（Digital Twin）虚拟平台关联起来,实现虚实同步,以实控虚、以虚控实的操作。通过案例研究,实现机器人综合实验系统数字孪生,为机器人工作站设计、仿真、验证、教学等需求提供解决方案。此外,案例的研究为将数字孪生技术切实应用到实际生产开发工作中提供了一个良好的途径。     

基于动力学的张拉整体柔性臂数字孪生系统

连续型机器人因其具有柔顺大变形、灵巧运动等特点,已成为未来提升机器人安全性和交互性的发展趋势,而数字孪生是实现机器人-环境-人之间共融共存的重要技术保障.本文以张拉整体连续型柔性臂为研究对象,结合数字孪生和虚拟仿真等技术,让张拉整体柔性臂在虚拟空间和实际物理空间中得以深度融合.搭建数据通讯架构实现数据实时传输和驱动,以提升柔性臂与人的协同工作效率,并可在复杂的环境中通过碰撞检测反馈实现动态避障.进一步,开发了一款基于动力学的张拉整体柔性臂数字孪生系统,并通过虚实双向操控验证了所建系统的有效性,为机器人远程智能监测与控制提供了参考.     

锻造液压机数字孪生系统设计

锻造液压机是实现超大型零件快速锻造的重要装备。为了提升液压机锻造性能与可靠性,围绕数字孪生驱动的锻造液压机工作状态感知与虚实同步开展研究。通过分析锻造液压机工作状态实时感知与锻压风险预警的需求,构建了锻造液压机数字孪生框架,包含物理硬件层、感知控制层、孪生模型层和可视交互层。通过传感数据和仿真数据联合驱动液压机孪生体在线运行,基于孪生体实时仿真预警锻压风险,实现了锻压机锻造过程的可视化,提高了锻压机工作过程的可靠性,为锻造液压机生产过程数字孪生的实现提供了关键技术支撑。     

基于数字孪生技术的水资源管理系统设计

传统使用纸质文件与电子文档相结合的水资源管理方式越来越呈现出信息实时性低、管理难度大、查找不方便及协同性差等弊端。为了提高水资源管理效率和信息化水平,对数字孪生技术进行阐述,对数字孪生技术在水利方面的应用进行深入分析,设计水资源管理系统以期为水资源管理部门提供数据和技术支撑。     

四旋翼飞行器的数字孪生系统设计

随着四旋翼飞行器在工程实践中的应用越发广泛,对其控制系统的精确性、快速性、适应性等要求也不断提高.近些年的研究热点——数字孪生,正是借助数据和模型模拟物理实体在现实环境中的行为,通过对物理对象的精准数字化,可用于提高物理实体或系统的运行效率.将数字孪生技术引入四旋翼飞行器的控制系统,建立四旋翼飞行器的数字孪生系统体系架...     

基于数字孪生的雕刻机人机交互系统设计

针对雕刻机应用过程中的实时监测困难,数据呈现单一,成本较高等问题,设计了一套基于数字孪生的雕刻机人机交互系统;首先使用SolidWorks软件设计与实际雕刻机高度匹配的三维孪生模型,随后根据实际系统的运动学模型建立Simulink仿真并编写控制算法控制三维孪生模型的运动,完成虚拟调试功能,最后将三维孪生模型与雕刻机结合,使模型根据实际雕刻机运行得到的实时数据完成设备状态监测功能;实验结果表明,文章所设计的雕刻机人机交互系统具有较高的实时性和精确度,能够保证良好的交互性与虚实结合性,有效提高监控效率,降低故障发生率,在工业现场具有广泛的应用价值.     

工业互联网安全应急响应的数字孪生技术分析

工业互联网又被称为第四代工业革命基石,借助互联网背景及技术,将互联网进行延伸、外扩。将互联网技术与工业经济深度融合,形成从基础设施到应用模式,包含人、机、物、平台等的全面控制管理,形成创新的数字化、网络化、智能化工业发展。基于此,工业互联网的安全性尤为重要。相关应急响应工作也具有重要意义,开展有效控制,避免因为安全问题导致工业互联网产业链受到影响,减少各种损失。本文通过分析工业互联网安全需求,阐述其应急响应的概念及意义,并对相关的数字孪生安全技术进行分析,优化具体应用措施和控制方案,以期为工业互联网产业链安全保障提供参考依据。     

数字孪生驱动下的档案馆服务研究

数字孪生作为产品研发、设备维护以及工艺规划的重要技术,对于协助档案用户脱离传统档案载体束缚、探索档案数据治理场景等具有开拓价值。本文在分析数字孪生概念、特点以及原理的基础上阐释数字孪生档案馆的相关理论、应用场景及构建措施,希望能够为数字孪生在档案馆的落地实践提供参考。     

基于数字孪生的二维球台教学系统

基于数字孪生技术开发的自动控制系统与教学实验装置平台。利用3 D创作软件与物联网通信技术将搭建好的实物与虚拟体进行精准连接,以此实现虚拟体与实物数据的同步交互。同时引用串级双闭环PID控制算法,达到超调量小、上升时间短、误差小等特点。相较于传统教学平台,能够实现人机交互,实时观测到数据传输的数字孪生辅助教学系统使得教学过程更加有趣高效。     

胸腹腔经皮穿刺机器人研究进展及关键技术分析

为促进我国经皮穿刺机器人的研究与发展,综述了国内外胸腹腔经皮穿刺机器人的研究现状．对穿刺机器人所涉及的术区信息感知、柔性针穿刺、运动规划、主从控制、安全交互控制等关键技术进行了讨论与分析．在总结研究成果与分析关键技术的基础上,指出胸腹腔经皮穿刺机器人今后的发展趋势与面临的挑战．     

基于多信息算法融合的电子元件精准装配研究

机器人是现代化工业制造与生产的重要装备之一。随着市场需求向小批量、多品种和柔性化方向快速发展,基于多信息融合的机器人协作系统将为高端精密制造产业赋能。该研究着眼于精密电子元件装配领域,聚焦手眼系统的精准对位和精密插装技术,通过建立待插元件与非均质薄板的接触状态模型,分析其双重位移融合的力位运动特性,并结合视觉检测与跟踪技术,提出一种融合视觉、力觉和编码器信息的复合型控制算法。基于电子元件装配平台,该研究进行了元件插装对比实验和信息融合算法的装配实验,结果表明,对齐阶段的定位精度在 0.185 pixels 以内,装配阶段的接触状态判定和调节算法保障了元件与插槽的安全有效装配。     

工业机器人遥操作系统的空间映射与控制策略

针对工业机器人遥操作系统中存在的主从机器人工作空间差异以及运动控制精度与安全问题,提出了一种工作空间映射算法与位置—速度混合控制策略。首先,将遥操作划分为自由运动和交互两个阶段,在自由运动阶段采用映射算法使主从机器人的工作空间高度覆盖,使主机器人可操控的从机器人运动范围最大化。进一步,在交互阶段设计了一种位置—速度混合控制策略对工业机器人的运动进行准确的控制,使主从机器人的实际位置轨迹准确的跟随,并进一步引入反馈引导力以实现安全的控制。最后在Touch-ABB IRB120主从机器人遥操作实验平台上对所提控制方法进行验证,实验结果表明该方法使得主从机器人运动范围在高度覆盖的同时可以保证遥操作控制的精度。     

mxAutomation接口的机器人通信协议开发

在智能变电站中,带电检修机器人对隔离断路器进行带电检修的核心技术是实现对2台(工业)机器人的控制.变电站中强电磁场的干扰对机器人控制的可靠性提出了难题.因此,需要制定相应的上位机工控机(IPc)与控制机器人的可编程逻辑控制器(PLC)之间的通信协议,以实现两者之间可靠的通信,从而实现IPC对机器人的可靠控制.     

柔性数字化装配技术在飞机中的应用

计算机技术在飞机中的广泛应用,飞机制造技术的数字化,装配技术的柔性化是飞机研制的发展方向。为提高飞机装配质量,加快飞机研发周期,降低飞机生产成本,并结合飞机装配现状,提出了以数字化为基础的飞机柔性装配技术是诸多现有关键技术的集成。     

Robust Motion Control for Robotic Assembly Tasks using Variable Structure Control Scheme

The success of robot assembly tasks depends heavily on its ability to handle the interactions which take place between the parts being assembled. In this paper, a robust motion-control method is presented for robot manipulators performing assembly tasks in the presence of dynamic constraints from the environment. Using variable structure model reaching control concept, the control objectives is first formulated as a performance model in the task space. A dynamic compensator is then introduced to form the switching function such that the sliding-mode matches the desired model. A simple variable structure control law is suggested to force the system to reach and stay on the sliding mode so that the specified model is achieved.The proposed method is applied to control the prismatic joint of a selective compliance assembly robot-arm type robot for the insertion of printed circuit board into an edge connector socket. Various amounts of interaction forces are generated during the operation. Experimental and simulation results demonstrated the performance of the variable structure model reaching control approach. In comparison, it is shown that the popular position controllers such as proportional plus derivative control and proportional plus derivative with model-based feedforward control are not suitable for achieving good trajectory tracking accuracy in assembly tasks which experience potential interaction force.     

Application of Model Reference Adaptive Control to Industrial Robot Impedance Control

The paper deals with the application of model reference adaptive control to robot impedance control, which is actually a technique of steering the end-effector on a prescribed path and satisfying a prescribed dynamic relationship between the force and the end-effector position. Due to unknown parameters of the environment (stiffness, exact position), a model reference algorithm is proposed which differs from classical algorithms in its method of excitation. The results of the proposed procedure are illustrated by implementation on the ASEA IRb 6 industrial robot.     

基于LabVIEW的视觉伺服机械臂控制系统

利用PC机、图像采集卡、摄像头以及固高公司提供的GT-400-SV-PCI/ISA运动控制卡和GCT-400四自由度直角坐标机械臂,在LabVIEW环境下开发了视觉伺服机械臂控制系统的实验平台,该平台实现从工件图像采集到处理以及抓取的功能,操作方便,并具有一定的开放性。     

工业远程控制系统安全分析

工业远程控制安全近年来得到广泛重视,甚高频无线传输是其中一种通信模式。本文重点探讨了数传电台安全问题,并提出安全防范措施。     

柔性手腕装配作业分析及实验研究

本文采用矢量表示法分析了柔性手腕轴-孔插入过程中插入力的计算,实验表明理论计算值与实际测量值良吻合．在文中,还分析了插入过程中的“卡阻”、“楔紧”现象,提出了为使插入作业顺利进行应该保证的条件．