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山东大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (5): 15-21.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.165

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基于Spiking神经网络的机械臂故障诊断

王秀青1,曾慧2,解飞1,吕峰1   

  1. 1. 河北师范大学职业技术学院, 河北 石家庄 050024;2. 北京科技大学信息学院, 北京 100083
  • 收稿日期:2017-02-10 出版日期:2017-10-20 发布日期:2017-02-10
  • 作者简介:王秀青(1970— ),女,河北石家庄人,教授,博士,主要研究方向为故障诊断,智能计算与先进机器人技术.E-mail: xqwang2013@163.com

Fault diagnosis for manipulators based on Spiking neural networks

WANG Xiuqing1, ZENG Hui2, XIE Fei1, LYU Feng1   

  1. 1. Vocational &
    Technology Institute, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024, Hebei, China;
    2. School of Information, University of Science &
    Technology Beijing, Beijing 100083, China
  • Received:2017-02-10 Online:2017-10-20 Published:2017-02-10

摘要: 因为Spiking神经网络(Spiking neural networks, SNNs)能同时传递时空信息,SNNs包含优于传统神经网络的许多特性,因而更适用于动态时序信号的分析。碰撞和受阻是机械臂在靠近抓取位置时常见的两种故障。为区别此两种故障状态与正常工作状态,提出一种基于SNNs的新型机械臂故障诊断方法。讨论所提出的SNNs故障诊断方法的体系结构,比较了当SNNs故障诊断方法选用不同Spiking神经网络拓扑结构和不同参数时的诊断结果。试验结果表明所提出的基于Spiking神经网络的机械臂故障诊断方法是有效的。该方法有助于机械臂故障的正确诊断,并且对平稳安全的生产具有重要意义。

关键词: 机械臂, 故障诊断, Spiking神经网络, STDP学习, 时序信号

Abstract: Because spiking neural networks(SNNs)could convey both temporal and spatial information at the same time, and contain features that were more attractive than those of traditional neural networks(NNs), SNNs were more suitable for analyzing the dynamic time-series signals. A novel fault diagnosis method based on SNNs was proposed to distinguish manipulators' collision and obstruction failure states from the normal working state,as manipulators approaching the grasping position. The architecture of the SNNs for fault diagnosis was discussed, and the results for SNNs fault diagnosis methods with different SNNs' topologic structures and parameters were compared. Experimental results showed that the proposed fault diagnosis method based on SNNs was effective and helpful for manipulators' fault diagnosis, which was also important for manufacture industries' smooth and safe running.

Key words: fault diagnosis, manipulators, Spiking neural networks, time-series signal, STDP learning

中图分类号: 

  • TP242.6
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