面向微装配机器人的TSB分级智能控制结构

提出了一种面向微装配机器人的TSB(任务 策略 行为 )分级智能控制结构 ,该结构自上而下有三个控制层组成 :任务层、策略层和行为层 .操作者在任务层通过人机交互接口进行微装配任务规划 ,策略层将抽象的装配规划分解为具体的显微视觉伺服策略控制微装配机械手的运动 ,行为层则涉及微装配机器人基本行为的生成与执行监督 .TSB控制结构通过人机交互的方式将操作者的任务规划能力和机器人显微视觉伺服策略结合起来 ,实现了微装配机器人的半自主控制 .     

具备多操作手协调的微装配机器人系统

针对微零件装配工艺需要,研制了一种具备多操作手协调工作的微装配机器人系统．该系统包括2个四自由度的主微操作手和1个三自由度的辅助微操作手,三手各司其能,相互配合完成微装配作业．采用双光路正交立体显微视觉完成微装配过程的监测以及操作手和装配对象空间位置与姿态信息的获取．根据微零件形状、大小和材质的差异,研制了真空吸附式和压电双晶片式微夹钳完成装配对象的夹取与放置操作．采用人机交互的半自主方式控制机械手进行微装配作业．微装配实验证明系统工作可靠有效,目前微零件最小装配精度可达30μm．     

可重构12自由度微装配技术及其实现

研究可重构微装配技术及功能构成. 以精密微小型机械系统为装配对象,提出了可重构12自由度微装配技术和实现方法,具体包括6自由度宏动机器人、6自由度精密微动工作台、集成微力检测与反馈的组合式微夹持器和位姿检测装置等可重构模块. 研究并开发出可重构12自由度微装配系统,根据系统所测得的位姿数据信息和夹持数据信息成功实现了微小型轴和齿轮孔的装配. 可重构12自由度微装配技术为实现精密微小型机械系统的装配提供了一种新的思路和方法.     

微装配机器人无标定视觉伺服

为获得高效的微装配机器人系统性能,避免复杂的摄像机标定,提出了一种基于图像雅可比模型辨识的微装配机器人无标定视觉伺服结构和控制算法;设计了视觉伺服控制律;成功进行了微操作手二维平面定点、直线轨迹跟踪、圆周轨迹跟踪和三维涂胶运动实验,实验结果表明:提出的系统结构和控制算法具有良好的实际效果.     

基于离焦图像模糊分析的微装配力测量

提出了一种基于机器视觉的微装配力测量新方法.拍摄微夹持器受力变形时的离焦模糊图像,通过建立微夹持器变形力和离焦量之间的关系模型,把求取变形力的问题转化为求取离焦模糊图像的离焦量问题.采用粗精两步计算来求取模糊图像的离焦量,并利用微夹持器的变形曲线来拟合,拟合得到的曲线的参数即为变形力的函数,从而求得变形力.仿真实验证明了所提出的方法的有效性.     

柔性自动化微装配的自主式显微视觉技术

针对非硅微机电系统自动化、柔性、高精度、高效的装配特点,提出并实现了一种基于金属氧化物半导体(CMOS)、现场可编程门阵列(FPGA)及数字信号处理器(DSP)的显微视觉系统设计方法. 该方法兼顾了模块化、柔性与可重配置、高检测精度及速度等系统主要指标,实现了结构模块化、功能可重配置、具有非常高的检测精度及速度的显微视觉系统. 通过实验分析了系统的物理分辨率以及对测量精度进行了标定,验证了系统的设计技术指标. 结果表明:系统对非硅MEMS器件的最高测量精度可达0.6 μm,检测时间小于0.65 s,不仅满足了现有微小型零件柔性自动化装配的要求,同时也为微小型零件的高精度、高速度检测提供了重要的解决方法.      

微装配智能机械手驱动控制系统研究

介绍了一种微装配机械手的电气驱动系统方案 ,该方案采用步进电机做为驱动部件 ,其控制器采用了PC PLC的两级控制结构 .详细描述了驱动系统的硬件系统组成、软件流程以及关键的技术问题 .     

基于视觉前馈和视觉反馈的仿人机器人抓取操作

针对仿人机器人执行抓取操作,提出了一种联合使用视觉前馈和视觉反馈的控制策略. 在视觉前馈中利用基于表格的逆运动学算法,简化了逆运动学计算,减少了抓取操作时间. 视觉反馈补偿了弱标定并增加了系统的稳定性. 两种控制算法的联合使用简化了仿人机器人的伸手抓取操作. 实验结果验证了该控制策略的可用性.     

微装配系统中精密定位装置的研制

介绍了一种微型装配系统中的精密定位装置 ,该系统利用了外形尺寸为 2 mm的电磁型微电动机制作了 5mm× 6mm的微型机器人小车作为粗定位的执行器和装配机器人 ;利用压电晶体的压电、电致伸缩特性实现了微工作台的精密定位 .系统还利用了图像采集系统来实现位置反馈和实时系统状态显示和控制 ,微型定位装置的研制使构造真正的微型装配系统成为可能     

面向生物医学实验的微操作机器人

微操作机器人是将机器人技术的路径规划,运动控制和机器视觉与生物、医学实验中的微操作要求相结合,研制开发的新一代智能形生物实验显微操作设备。该系统可以应用于生物医学实验中,对微细生物体进行显微操作,如对生物细胞进行转基因显微注射,对染色体进行显微切割等操作。 微操作机器人可用于生物医学实验中,对生物体(生物细胞、胚胎、染色体等)实施微密集精度的操作。微操作机器人由以下部分组成:系统管理模块,显微视觉与图相处理模块、多轴运动规化模块和高精度运动控制模块。特点:①将机器人构造学、自动控制理论与生物医学中微操作的精度要求相结合,设计出的微操作机器人体系结构和运动控制系统,既能满足显微操作的各种精度要求,又能满足生物实验的较大运动范围的要求。与手动微操作仪器相比,提高了实验的准确性和可重复性,并能够对更微小的细胞进行显微操作。②通过系统的图相处理和特征识别,可自动定位操作工具的末端和被操作对象的空间位置,克服了显微平面图像缺少第三维位置信息的问题,并能自动引导微操作工具完成操作工程,这是本系统区别于其它任何微操作系统的本质特征。③操作人员根据显示的微显图像控制微操作机器人的运动