华宇型点、弧焊通用焊接机器人计算机控制器

本文简要介绍了我部自行研制的华宇型点、弧焊机器人计算机控制器的系统结构、技术性能以及系统软硬件的组成。     

弧焊工业机器人柔性生产单元

随着生产不断发展,要求产品规格多样化。原来的刚性或硬性生产方式变成柔性生产方式,批量生产的专用自动化机械被多品种,中、小批量的柔性加工系统所取代。 本文以Moto Man——L10W弧焊机器人为例,叙述工业机器人柔性生产单元的开发应用。     

仿生水下机器人运动仿真技术研究

以哈尔滨工程大学仿生水下机器人“仿生-Ⅰ”为研究对象,建立了其运动仿真模型。采用水下机器人六自由度空间运动模型,对仿生水下机器人与传统水下机器人区别较大的推进系统、操纵系统以及附加质量的变化等进行了阐述。利用该模型进行的运动仿真结果和“仿生-Ⅰ”水池试验吻合的较好,表明该仿真模型是符合实际的。本研究也为仿生水下机器人运动控制研究提供了平台,对今后的工作有较大的现实意义。     

控制灌溉下三江平原稻田耗水量和水分利用效率研究

采用田测法对三江平原控制灌溉下稻田灌溉水量、耗水量、产量和水分利用效率进行了研究。实验采用控制灌溉Ⅰ、控制灌溉Ⅱ和淹灌3种灌水处理。结果表明：控Ⅰ灌、控Ⅱ灌和淹灌3种处理的总灌溉水量分别为344.1mm、319.4mm和467.4mm,与淹灌处理相比,控Ⅰ灌和控Ⅱ灌处理分别节省灌水26.4%和31.7%。在整个生育期内田测法测得的控Ⅰ灌、控Ⅱ灌和淹灌3种处理的耗水量分别为538.5mm、500.5mm和627.8mm,与淹灌处理相比,控Ⅰ灌和控Ⅱ灌处理分别节水14.2%和20.3%。控Ⅰ灌、控Ⅱ灌和淹灌3种处理的实际籽实产量分别为10 200 kg·hm^-2、10 500 kg·hm^-2和9 320kg·hm^-2,控Ⅰ灌和控Ⅱ灌处理分别增产9.4%和12.7%。控Ⅰ灌、控Ⅱ灌和淹灌3种处理的水分利用效率分别为1.89kg·hm^-3、2.10 kg·hm^-3和1.49 kg·hm^-3,控Ⅰ灌、控Ⅱ灌的WUE分别较淹灌增加26.9%和40.9%。对比分析结果表明,控制灌溉在节约水资源的同时还能提高产量,控Ⅱ灌的节水和增产效果都略优于控Ⅰ灌。图3,表4,参7。     

基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统

基于Unity3D研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统3部分组成的水下机器人半实物仿真系统,为水下机器人开发过程中的性能测试、控制算法分析和人员操作培训提供了仿真和测试平台。该系统采用同一地面控制终端作为三维仿真系统和机器人控制系统的统一指令输入源,以实现虚拟对象和机器人本体的同步工作,可对系统进行实时监测、调参。采用多目视觉技术对机器人位置采集,对传感器数据进行卡尔曼滤波处理。机器人运动仿真试验结果表明,机器人实际运动路径和仿真规划路径基本相同,该系统动态响应性和控制系统同步性较好。     

D-H参数表生成三维机器人模型仿真系统

一般情况下机器人各关节的几何关系可通过Denavit-Hartenberg(D-H)参数表来描述。提出了采用D-H参数表生成机器人三维虚拟模型的方法,实现了机器人的可视化。仿真系统提供的视图控制功能和场景漫游功能实现了多角度、多位置观测机器人模型的几何结构,并为机器人操作人员提供了训练仿真平台。该系统可以作为机器人学习和机器人结构设计的辅助工具。     

群机器人系统的建模与仿真

围绕群机器人学的起源与发展,针对群机器人系统与其他多机器人系统的区分准则及系统级功能特征,讨论个体机器人的交互、通信、协调控制机制和自组织、模式形成等群机器人研究中的主要问题,洞悉群机器人的研究概貌和既有研究成果,明确其研究方向.通过回顾概括群机器人系统的主要建模与仿真方法,以个体之间及个体与环境之间的局部交互机制为前提,使感知能力有限的个体机器人在协调控制算法作用下涌现群体智能完成规定的复杂任务,突出群机器人规模可伸缩的系统特征.     

可重构星球探测机器人的OpenGL仿真实验平台研究

采用基于Visual C 和OpenGL的建模和运动仿真方法，对可重构星球探测机器人系统的三维运动仿真实验平台进行了研究，建立了一个多机器人系统的仿真实验平台。开发的实验平台可用于探索和验证机器人系统的工作原理、工作空间、多机器人协调算法、重构方法、系统集成技术等。在该平台上进行了机器人的运动学仿真和协调运动研究，验证了该仿真平台的有效性和机器人系统体系结构的合理性。     

机器人系统的图形仿真

本文中我们按照面向对象的方法定义了一种通用的数据结构，用来描述机器人及其环境；给出了图形消隐算法和碰撞检测算法，实现了机器人的三维动画显示；完成了机器人示教仿真和典型任务仿真的功能。以上功能在单机器人系统和双机器人系统中均得到了实现，并且能奶容易地推广到多机器人系统。我们将根据自己的经验就机器人图形仿真的主要方面作一个较完整的介绍。     

带驱动直流电机两轮机器人运动系统仿真

在两轮轮式机器人运动学特性以及直流电机系统的实际响应特性的基础上,分析了实际机器人的各个子系统.根据两轮机器人运动学特性建立了机器人运动模块,采用简化了的直流电机系统模型建立了电机及驱动模块,建立了给定限幅模块.这些模块构成了完整的带双闭环驱动直流电机系统的两轮机器人运动仿真系统.以RoboCup足球机器人系统作为验证平台,将提出的仿真系统、只采用理想运动学模型的仿真系统,带有二阶电机系统模型的仿真系统和实际系统四者的运行结果进行了对比.实验表明提出的仿真系统能更为有效地反映实际系统的运行情况,可以用于实际系统控制算法的仿真设计.     

空间机器人半实物仿真系统的研究

由于空间机器人的任务验证实验成本过高,所以往往采用其它方法进行开发阶段的论证和系统的验证.采用半实物仿真的方法研制了空间机器人电联试系统.系统验证任务包括空间机器人运动学,动力学,视觉系统,控制器计算能力,总线速率及可靠性.实验结果表明该系统完全可以仿真空间机器人操作任务.     

多机器人对抗系统仿真中的对手建模

用贝叶斯网络来解决多机器人对抗系统的对手建模问题，建立了用于一类多机器人对抗系统对手规划识别的混合贝叶斯网络。将足球机器人赛场进行分区，使用贝叶斯网络来分析和判断对手的意图为将球踢向哪个分区，实现足球机器人系统的对抗目标。建立了基于对手建模的策略仿真系统，实验结果表明了该策略仿真系统的有效性。     

在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

带虚拟仿真预测系统的遥操作机器人在核电站等复杂环境中作业时,可能会出现虚拟仿真机器人与实际机器人的工作状态不同步,从而导致影响操作者判断,发出错误指令。研究了一种基于在线修正虚拟仿真预测算法的遥操作机器人系统。主端虚拟仿真预测系统建立了从端环境及机器人的虚拟模型,根据操作者命令对从端机器人的状态实时预测,同时根据从端现场检测到的机器人状态对虚拟机器人进行在线修正,以保证虚拟仿真预测系统与从端机器人工作状态同步。实验结果表明：主端虚拟预测平台能够实时预测出从端工作状态;当从端机器人未能按照指令运动时,主端虚拟场景也与从端的工作状态同步。     

仿人机器人三维实时仿真系统的研究与实现

利用仿真来研究、分析和检验仿人形机器人在步行过程中的受力,对于改进和提高它的步行控制方法具有非常重要的意义。本文首先介绍了作者用OpenGL图形库开发仿人形机器人三维实时仿真系统和全方位观测技术,然后通过分析环境作用力对机器人的影响,提出了在点支撑、线支撑和面支撑三种模式下,机器人的平衡条件和失稳时翻转的旋转轴及旋转速度的求解方法;最后将上述方法应用到机器人三维实时仿真系统中,实现了仿人形机器人控制的可视化,为仿人形机器人研究提供了强有力的手段。     

高负载四足机器人的步态规划与控制

针对高负荷的四足机器人设计了位置控制器,实现了机器人在平坦地面上的稳定行走。使用的四足机器人为自主研发,该机器人设计有特殊的驱动系统和创新性的并联式腿结构,实现了机器人的高负载能力。利用Bezier曲线为机器人设计了足尖运动轨迹,提高了机器人的稳定性。仿真结果和实验验证了所设计控制器的有效性。     

独轮车机器人的动力学建模与非线性控制

为了实现对于独轮车机器人非线性系统的姿态控制.以独轮车机器人车体的俯仰角度、横滚角度和航向角度作为广义坐标,基于拉格朗日定理提出了一种独轮车机器人的非线性动力学模型.并使用MIMO仿射非线性系统描述了该动力学模型.基于MIMO仿射非线性系统的精确线性化理论设计了独轮车机器人的控制算法,实现了对于输入的解耦.基于该动力学模型和控制算法搭建了仿真系统,仿真结果验证了动力学模型的正确性和反馈线性化控制算法的有效性.     

基于OpenGL仿真的装配机器人离线编程系统

简述了用于环保压缩机装配线上的装配机器人。在对机器人运动学分析基础上，基于OpenGL实现了对装配机器人的仿真，便于装配机器人工作时进行轨迹规划。而且开发了环保压缩机装配机器人的离线编程系统，使用性能优良。操作界面友好，成为机器人系统实际应用的有力工具。     

水下滑翔机器人实时仿真平台研究与开发

为检验水下滑翔机器人系统的整体性能及载体在水下的运动学和动力学特性,提出了采用半物理仿真方式建立水下滑翔机器人实时仿真平台的设想.介绍了建立实时仿真平台的硬件结构,并对水下滑翔机器人实时仿真平台的搭建过程作了简要的说明.仿真平台系统包括虚拟水下滑翔机器人系统和虚拟显示系统两部分,其中虚拟显示系统包括:MultiGen Creator建立的三维载体模型和海底地形;Vega生成的实时视景程序;基于MFC的视景仿真程序.     

高压线巡检机器人动力学建模及分析

受导线柔性特性的影响,高压线巡检机器人与导线构成了非线性,强耦合的动力学系统.提出了一种双臂移动巡检机器人结构,并研究了该机器人与导线的建模方法.用Newton-Euler法建立了机器人的动力学子模型,机器人的基座设在导线上,并不固定.用有限元法建立了导线的子模型,并考虑了应力刚化效应.所建的机器人-导线系统模型体现了机器人与导线的动力学耦合关系.利用该模型进行了动力学和运动学仿真,分析了导线的振动和变形对机器人运动的影响.     

云制造环境下工业机器人远程监控系统设计与实现

考虑到当前针对云制造监控系统的研究比较缺乏，以及已有远程监控系统可扩展性和灵活性不足等问题，以基于深度强化学习的工业机器人智能抓取为应用场景，设计和开发了一个基于微服务架构的面向云制造的远程监控系统，对监控系统进行了需求分析和系统设计，实现了对工业机器人智能抓取过程的远程监控。测试表明系统能够满足云制造中资源提供者、平台运营者和服务使用者三类用户对工业机器人的监控需求。