基于能力地图的机器人模块化手臂构型分析

分析研究机器人模块化手臂工作空间灵活性问题.首先采用DH法进行手臂结构建模,得到了正运动学模型;而后采用立方体对其工作空间进行网格化处理,得到离散位置,在离散位置球体的均布点上建立坐标系进行姿态离散并建立位姿可达度指标;然后以Matlab为平台,结合机器人工具箱,通过正运动学模型采用随机采样法得到空间离散位置点云,并进行位姿可达度计算,采用可视化方法完成了该手臂工作空间操作能力地图绘制;最后通过分析发现该构型手臂操作能力在其工作空间的分布规律,并对形成原因进行了分析.     

挖掘机器人负载工况下的力与位姿控制

文章分析了智能挖掘技术的研究现状,给出了试验挖掘机器人运动学模型及负载工况下动态特性方程;为实现典型挖掘工况下工作装置位姿及液压驱动力的控制,设计了一种基于BP(back propagation)神经网络PID(proportion-integral-derivative)控制算法的控制器;并以山河智能SWE-17E挖掘机器人为平台进行试验验证。试验结果表明,采用BP神经网络PID控制算法得到的工作装置末端轨迹跟踪误差均方差小于10cm,驱动力跟踪也达到了较高精度,证明了BP神经网络PID控制算法对于挖掘机器人力与位姿控制的可行性和有效性。     

面向机器人抓取的双目视觉单步多目标检测方法应用研究

针对工业机器人的抓取技术普遍采用离线示教的方式,目标物的改变就会导致抓取不准的问题,研究了一种面向机器人抓取的双目视觉单目多目标检测方法,强化了机器人的抓取能力;首先搭建机器人抓取视觉检测系统,系统采用双目测距模型定位深度,单步多目标检测器定位像素坐标;通过相机标定和eye-to-Hand手眼标定将图像中的像素坐标以及双目测距模型的深度坐标转换为机器人基坐标的位姿,建立机器人运动学模型完成机器人基坐标到机器人末端坐标的转换,通过ROS实现上位机与机器人通讯,并将定位结果发送给ROS;经过多次实验,表明方法的目标检测误差在3.5 mm以内,深度误差在1.2 mm之内,具有很好的实用推广价值。     

结合精度补偿的机器人优化手眼标定方法

为了解决制造现场机器人高精度视觉测量定位的问题提出了一种结合模型精度补偿的机器人方位与手眼关系同步标定方法。该方法首先将视觉系统与机器人之间的位姿关系即手眼关系以及标定板与机器人坐标系的空间转换关系作为待优化求解对象,用齐次坐标矩阵分别表示机器人运动学正解以及视觉系统与标定板之间的位姿关系,进而构建闭环的机器人手眼关系优化方程;然后,使用三维旋转群表示旋转矩阵,建立了标定模型方程,用非线性全局优化的方式同步得到标定方程中矩阵的旋转和平移初始解,采用最小化相机的重投影误差提高了标定精度;最后,使用机器人运动学标定设备提升了本体的模型精度,再进行视觉标定得到了更准确的标定结果。实验结果表明:该标定方法只需提前示教若干点即可自动完成,操作简易高效;在补偿了机器人本体的臂长和关节零位误差后,算法精度从0.15mm提升至0.10mm。与经典的手眼标定方法相比,所提方法在不同测试数据集下的标定精度和稳定性均最优。     

工业机器人绝对定位误差补偿技术研究进展

 针对航空制造业中工业机器人存在实际位姿与理论位姿偏差的问题,分析了工业机器人绝对定位误差来源,解析其对飞机零部件连接性能产生的影响,在工业机器人绝对定位误差补偿原理和主要步骤分析基础上,阐述运动学建模、位姿测量、运动学参数误差辨识以及误差补偿等关键步骤对工业机器人绝对定位误差补偿的作用及重要性,对比分析了国内外学者在该步骤中涉及的主流算法和技术,归纳总结各步骤中存在的问题和可能的解决方案,探讨了工业机器人离线与在线误差补偿技术中的不足之处,指出工业机器人绝对定位误差补偿技术的发展趋势。     

基于间接测量法的制孔机器人的工具参数标定

为了提高工业机器人的工具参数标定精度,该文在机器人运动学模型的基础上,提出了一种基于间接测量的工具参数标定方法。该方法利用空间中两点位姿相对固定的特性,应用机器人运动学模型建立了一个易于直接测量及标定的工具参数和位于制孔刀具轴线上的虚拟刀尖点参数之间的对应关系。通过在标定平板上制孔将虚拟刀尖点相对于世界坐标系的位姿固定下来,以已标定的工具参数为参照推导出制孔机器人的虚拟刀尖点的参数。应用标定结果进行了实际制孔试验,相比传统的工具参数标定方法有效地提高了制孔的精度。     

基于微分法串联机器人的误差敏感度分析

为了提高串联机器人的绝对定位精度,提出了一种基于微分法和矩阵法的机器人误差源分析方法.首先分析单个连杆姿态矩阵的微小误差;然后利用积分法分析多个连杆末端的位姿误差,采用微分法和修正Denavit-Hartenberg(MDH)运动学模型,对末端位姿误差的敏感度进一步分析;最后通过Matlab软件分析,分别得出机器人4个关节的扭角和转角对末端位姿影响的曲线图,以及连杆长度和偏移量对末端位姿影响的曲线图,对影响末端位姿的几何参数进行运动学误差分析和规避,即可从源头上解决串联机器人绝对定位精度的问题.     

机器人运动学分析实验教学方案研究

为在本科阶段开展机器人运动学分析研究,提出了运用机器人运动学基本知识,引入齐次坐标变换,推导出坐标变换方程;利用D-H参数法,进行机器人的位姿分析;介绍机器人正向和逆向运动学基础知识。制定了机器人运动学分析实验教学方案,经相关专业学生实践发现,该实验方案可行,能达到预期实验目的,学生能独立进行机器人运动学分析研究。     

基于视觉的六自由度机械臂运动学参数辨识

提出一种新型低成本的基于单目视觉的机器人末端位姿测量方法,设计并实现了六自由度机械臂的运动学参数辨识。采用分级测量方法和标定板绝对编码方法,解决了当前视觉测量过程中测量范围小、测量精度受相机畸变影响大等问题;使用基于位置误差的运动学参数辨识模型和单目视觉测量系统,简化了机器人的标定过程。最后,通过实验验证了方案的实用性和有效性。     

阀体密封面自动焊接系统方案设计

基于弗莱那-雪列矢量理论,提出了曲线焊缝离散化方法,据此求得了对应于时间序列的离散焊点位姿和焊枪-焊点间相对位姿.基于变位机-机器人主、从运动链末端的耦合约束关系,提出以船型焊为最佳焊位时的协同焊接运动学模型及参数求解流程.变位机-机器人协同焊接阀体密封面的运动仿真和现场试验表明,该系统能够平稳、准确地完成预期的焊接任务,证实了所提出的协同焊接运动学模型及参数求解方法正确可行.     

基于MATLAB机器人运动学分析与仿真

随着生产技术的不断提高,工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。为了研究具有高负载能力机器人的运动性能,对165 kg重载机器人进行运动学求解,再利用MATLAB中的机器人插件完成重载机器人运动模型的搭建,并进行运动过程的仿真,得到重载机器人运动过程中各关节变量与末端位姿之间的关系,从而优化重载机器人的本体结构设计,缩短机器人的研发周期,节约研发设计成本。     

基于Clipper的3-TPS混联机器人运动轨迹控制

针对3-TPS混联机器人的空间运动性能要求及自身的结构特点,提出了一种基于Clipper的3-TPS混联机器人开放式数控系统.为了解决该机器人的运动摆头与回转工作台间角度的耦合及由工作台运动造成的工具编程点位置的变化等关键问题,建立了混联机器人运动学位置逆解数学模型.在构建基于Clipper的3-TPS混联机器人数控系统硬件平台基础上,将该机器人的运动学逆解数学模型转换为位置运动控制算法,并在球面上进行了螺旋轨迹实验验证.空间运动轨迹的理论与实验分析结果表明:所设计的数控系统能满足3-TPS混联机器人的控制要求,其运动模型及控制算法正确、可行.     

基于html5技术的时空联合目标轨迹动态可视化技术

传统时空轨迹可视化技术要求用户在PC端安装终端或插件,无法实现有效推广。部分技术能够实现预渲染数据的可视化处理,但浏览器不能对图像描述进行空间研究,无法实现地图的可视化。为此,提出一种新的基于HTML5技术的时空联合目标轨迹动态可视化技术。基于HTML5技术对时空联合目标轨迹动态可视化技术进行分析,提出可视化技术总体结构,利用MVC模式实现开发。对时空轨迹数据进行预处理,通过三次Hermite插值完成对时空联合目标轨迹插值的重构处理,通过实时处理手段对轨迹数据流进行异常检测。通过新的HTML5技术,利用canvas完成对浏览器端时空联合目标轨迹的动态可视化处理,无需第三方插件。用户终端的http访问请求通过websocket提供,用于实现时空联合目标轨迹数据的高效传输。实验结果表明,所提技术精度高,能够有效检测时空轨迹异常,实用性强。     

一种双机协同作业机器人的协作工作空间分析

以一种双机协同作业机器人为研究对象,建立双机协同作业机器人运动学模型,并对其进行工作空间求解与仿真分析,判断是否满足工作要求。首先采用D-H法对双机协同作业机器人坐标系进行建立,通过分析其各个关节之间的空间位姿矩阵变换关系,进行运动学方程求解,然后基于蒙特卡罗法对双机协同作业机器人的协作工作空间进行求解,并进行仿真实验验证。最后对协作工作空间的影响因素进行分析,为下一步对协作工作空间进行优化以及双机协作机器人的轨迹规划等问题提供了理论依据。     

救援环境下基于遥操作的机器人控制系统研究

结合救援机器人作业环境的要求,开发出基于客户端/服务器模式的远程控制平台。该平台实现了通过无线网络实时传输各类数据和控制命令,客户端再现了机器人的工作环境和状态。并在此基础上进行了机器人实时操作测试。从测试实验结果可以看到,目前基于无线局域网进行机器人的遥操作是可行的。     

UR5机器人运动学及奇异性分析

为了解决UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系不一致,机器人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析UR5机器人结构特点的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用D-H参数法建立UR5机器人的运动学方程,描述机器人各杆件的相对位姿关系,依据UR5机器人满足Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求取UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿真结果表明了UR5机器人位置奇异时各关节变量之间的关系。使用MATLAB软件编写运动学程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB运动学程序实验结果与UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确性。研究结果对进一步开展UR5机器人连续轨迹规划研究具有参考价值。     

双机器人协调跟随运动的运动学分析与路径规划

针对双机器人变姿态协调跟随运动路径生成方法,提出了从机器人变姿态协调跟随运动路径离线生成的更换工具坐标系方法.给出了双机器人协调跟随运动的运动学约束分析,描述了变姿态协调跟随运动中从机器人工具末端路径生成的方法和步骤,搭建了双机器人变姿态协调跟随运动的实验平台.最后通过双机器人变姿态直线和圆弧协调跟随运动实验,证明了所提出方法的有效性.
     

基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制技术

针对下肢运动功能障碍患者术后康复训练辅助设备的跟随控制问题,本研究提出一种基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制方法。根据康复机器人的结构特性和功能要求,建立机器人运动数据信息采集系统和下肢康复机器人的运动学模型;构建机器人平台上的人体姿态行为信息采集传感器系统,通过分析位移传感器所采集的数据,得到表征人体姿态行为变化的相关信息,经上位机计算生成康复机器人的期望跟随速度;同时,基于模糊PID控制算法设计了跟随控制器。通过仿真和实验验证该控制算法能够有效减小机器人实时跟踪使用者运动过程中的误差,实现康复机器人对人体运动姿态良好的跟随效果。     

液态危险品船舶的远程监视报警系统设计

为了有效监测液态危险品船舶运输过程中液货舱液位、压力、温度和惰性气体含量等安全状态参数的实时状况,采用单片机作为微处理器,设计数据采集与处理模块;基于北斗定位与短报文通信技术,实现船舶数据远程传输,并在B/S架构下开发岸基监控报警管理平台,完成液态危险品船舶远程监视报警系统的研发,最后通过实验平台和实船,对系统性能进行测试试验。结果表明,该船舶远程监视报警系统不仅能够实时显示、监测、存储船舶安全状态参数,同时可以实现报警和智能预警功能,以降低船舶事故风险,保障航行安全。     

危险品弹药遥操作搬运机器人的研究与开发

针对危险品弹药处理设计了一种遥操作搬运机器人,该机器人由车载远端控制系统和监控平台组成.详细阐述了整个硬件设计方案以及软件流程,具体介绍了各功能模块的系统组成和结构特点.测试表明该机器人工作可靠,能够满足处理危险弹药任务的要求。