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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
[1] 唐洋,肖枭,关绵涛,倪申童,雷波,杨鑫. 多源信号融合往复式压缩机故障诊断方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2023, 53(5): 10-19.
[2] 王雨,刘延俊,贾华,薛钢. 基于强化RRT算法的机械臂路径规划[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(6): 123-130.
[3] 石振杰, 刘延俊, 薛钢, 贾华, 王雨. 混合驱动仿人机械臂设计与运动学分析[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(4): 76-82.
[4] 闵海根,方煜坤,吴霞,王武祺. 网联交通环境下的车-车通信故障诊断方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2021, 51(6): 84-92.
[5] 吴禹均,吴巍,郭毓,郭健. 一种基于力觉的机器人对孔装配方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(5): 119-126.
[6] 汪嘉晨, 唐向红, 陆见光. 轴承故障诊断中特征选取技术[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(2): 80-87.
[7] 张强. 核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计[J]. 山东大学学报 (工学版), 2018, 48(6): 122-131.
[8] 程鑫,张林,胡业发,陈强,梁典. 基于电流特性的主动磁轴承电磁线圈故障诊断[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(4): 94-101.
[9] 程鑫,刘晗,王博,梁典,陈强. 基于双核处理器的主动磁悬浮轴承容错控制架构[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 72-80.
[10] 刘哲,宋锐,邹涛. 基于模型预测控制的磨削机器人末端力跟踪控制算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(1): 42-49.
[11] 吴建萍,姜斌,刘剑慰. 基于小波包信息熵和小波神经网络的异步电机故障诊断[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(5): 223-228.
[12] 刘卓,王天真,汤天浩,冯页帆,姚君琦,高迪驹. 一种多电平逆变器故障诊断与容错控制策略[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(5): 229-237.
[13] 李明虎,李钢,钟麦英. 动态核主元分析在无人机故障诊断中的应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(5): 215-222.
[14] 孙源呈,姚利娜. 不确定奇异随机分布系统的故障诊断和容错控制[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(5): 238-245.
[15] 王梦园,张雄,马亮,彭开香. 基于因果拓扑图的工业过程故障诊断[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(5): 187-194.
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[1] 施来顺,万忠义 . 新型甜菜碱型沥青乳化剂的合成与性能测试[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 112 -115 .
[2] 孔祥臻,刘延俊,王勇,赵秀华 . 气动比例阀的死区补偿与仿真[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 99 -102 .
[3] 刘文亮,朱维红,陈涤,张泓泉. 基于雷达图像的运动目标形态检测及跟踪技术[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(3): 31 -36 .
[4] 程代展,李志强. 非线性系统线性化综述(英文)[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(2): 26 -36 .
[5] 孙媛媛 徐衍亮 姚之宁. 旁磁制动单相感应电动机制动力的分析与计算[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 120 -123 .
[6] 宋明大,王威强,李梦丽,徐书根 . 多层包扎尿素合成塔无损评价方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2007, 37(4): 50 -54 .
[7] 何东之, 张吉沣, 赵鹏飞. 不确定性传播算法的MapReduce并行化实现[J]. 山东大学学报(工学版), 0, (): 22 -28 .
[8] 韩雪. 平庄西露天煤矿滑坡灾害远程监测实例分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(4): 116 -120 .
[9] 徐奴文 唐春安 周济芳 唐烈先 梁正召. 锦屏二级水电站施工排水洞岩爆数值模拟[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(4): 134 -139 .
[10] 乔小燕. 赤潮藻显微图像自动识别方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2016, 46(3): 1 -6 .