基于误差的装配接触状态预测分析

由于装配环境的复杂性和检测、控制信息、装配件运动的不确定性，在研究装配接触状态时要考虑误差的影响．本文以凸多面体为装配对象，给出了在误差的情况下基于凸多面体边界元的接触状态预测算法，并以单轴孔装配为例，说明了该算法的有效性．     

基于误差的装配接触状态预测分析

由于装配环境的复杂性和检测、控制信息、装配件运动的不确定性,在研究装配接触状态时要考虑误差的影响.以凸多面体为装配对象,给出了在误差的情况下基于凸多面体边界元的接触状态预测算法,并以单轴孔装配为例,说明了该算法的有效性.     

三维几何约束建模的研究与实现

以空间机构运动学为借鉴，采用对偶角和旋量对三维几何形体的空间位置进行描述，给出了基本几何约束关系的表达，并采用有向图来表达装配关系，进一步用面向对象方法实现了几何约束系统的设计和集成。     

机器人三维多轴孔装配接触力建模

提出的二元素法可简洁地描述装配件的特征，并利用旋量法和广义单位位移法对机器人三维三轴孔装配过程中的接触力进行理论分析，得到了接触点位置、法矢量．计算了接触力，解决了冗余性问题．     

装配操作过程中装配对象的几何特性分析

以凸多面体为装配对象，分析装配操作过程中装配对象的几何特性，提出了二元素的几何表示法，进行装配对象的空间描述，并分析了装配对象间的允许运动方向、几何约束特征及几何不确定性，用二元素几何表示法分析不确定性条件下装配对象的几何特性，简化了误差情况下装配对象各几何元素的数学表达式，本文内容是机器人装配操作过程分析与建模的基体。     

一类轴孔装配混联柔性机构构型综合

被动装配是实现轴孔高精度配合的重要方法之一,其基本原理为柔性装配机构针对外界装配力与装配反力做出自适应柔顺变形,补偿由于工业机器人定位误差导致的轴孔中心线位移偏差及倾角偏差.作为被动装配方法的核心使能部件,柔性装配机构的性能直接决定装配成功与否,为此,开展了一类基于五自由度混联柔性机构轴孔装配的方案设计和柔性机构构型综合研究.该机构由分别具有2T1R(T表述移动运动,R为转动运动)和3R自由度运动的柔性并联模块串联组成,并采用片弹簧作为实现柔顺变形的基本柔性单元.在整体方案设计的基础上,以旋量作为数学工具,提出一种并联柔性机构构型综合的一般流程,讨论在片弹簧不同变形情况下的支链组成形式,拟定支链装配条件.结合实际工况,本文优选出3-RFS-3-RFS作为轴孔装配的柔性机构,利用有限元软件对得到的机构进行仿真以验证机构自由度及各向柔度,仿真结果表明该机构具备五自由度且各向柔性差异小于0.05%.搭建了轴孔装配实验台,装配实验结果表明对于直径为20 mm与10 mm的轴孔对,装配成功率分别可达90%与70%.     

待发表文章摘要预报

待发表文章摘要预报用八叉树数据结构自动生成三维网格的算法设计徐元斌赫冀成李宝宽吴瑞恒针对计算冶金学中几何空间离散－网格生成的问题，利用数据结构技术，建立了三维网格自动生成所需八叉树数据结构，设计了八叉树遍历及子结点编码算法，应用该算法开发了三维网格自...     

基于V-REP的主动柔顺式机器人轴孔装配仿真

将机器人应用于轴孔装配作业中可大大提高生产效率,降低生产成本,但同时也带来了一定的风险,当装配过程遇到卡阻现象时会对装配工件甚至机器人造成损害。本文设计了一种主动柔顺装配系统,将六维力传感器安装于机械臂末端,可实时监测安装过程中的力矩大小,当装配过程中出现卡阻现象时,通过一种主动柔顺装配方案进行去卡阻,使轴孔装配作业可以平稳顺利地进行。论文对卡阻现象进行了力学分析,得出六维力传感器反馈值与轴孔接触状态之间的对应关系,并提出了基于工件旋转中心的去卡阻方案,并在V-REP平台下编写程序对该轴孔装配方案进行验证,设置工件以不同倾斜角进行入孔作业,并对实验数据进行了详细的分析。     

三维几何约束建模的研究与实现

以空间机构运动学为借鉴 ,采用对偶角和旋量对三维几何形体的空间位置进行描述 ,给出了基本几何约束关系的表达 ,并采用有向图来表达装配关系 ,进一步用面向对象方法实现了几何约束系统的设计和集成 .     

基于稳定性优化的三维装配补全方法

三维装配补全是一项重要的交互式装配任务，对于一个半成品装配体，机器人需要明确其缺失部件，从候选部件中挑选正确部件，计算准确的拼装位姿，最后将半成品补全.稳定性是椅子、桌子等实际装配体设计的首要原则，也是三维装配补全的重要目标，现有的装配补全工作多根据部件的几何关系来优化装配补全过程，没有考虑补全后装配体的稳定性，导致补全结果的正确率不高，难以满足机器人实际装配的需求.针对上述问题，提出一种基于稳定性优化的三维装配补全方法（Finishing the Incomplete 3D Assembly with Transformer,StableFiT），定义了一种装配体稳定性验证方法 .基于NVIDIA Isaac Sim仿真平台训练了一个装配体稳定性判别器，并基于稳定性判别器提供的稳定性反馈，优化了三维装配体的补全.在PartNet数据集上开展实验验证，结果表明StableFiT能够有效提升补全的装配体的正确性和稳定性.     

位置/力的自学习混合控制及其应用

综合了Raibert和Craig提出的机器人位置/力的Hybrid Control及Yoshikawa提出的机器人动态混合控制算法的基本思想,针对作业环境及其力学扰动难以辨识及机构振动等问题,提出了基于机器人装配作业的PI自学习混合控制方法,并根据此方法实现了三自由度机器人的圆柱二维插入作业。实验结果表明,该方法可以有效地实现机器人的销孔装配作业并抑制或缓冲机构的振动现象。     

机器人装配过程任务级控制的同步Petri网方法

采用同步Petri网对机器人销孔装配过程进行建模,研究了任务级上装配状态变迁路径的评价方法及优化算法。由于装配作业存在零件定位、工件运动和传感信息等诸多不确定性和突发事件,使得预先编制的装配作业程序容易发生故障,通过对装配状态变迁过程中的力／位姿信息进行分析,可以建立销孔装配过程的同步Petri网模型,并实时产生优化的装配状态变迁变列。所提出的任务级控制方法可用于指导产生具体的装配状态变迁的速度指令,并可在错误的装配状态发生时收敛到最终装配状态,销孔装配试验证明了该方法的正确性。     

基于多智能体的智能机器人分布式控制系统

在研究多智能体技术基础上，提出了一种基于分布式黑板和多智能体系统的类人智能机器人控制系统体系结构，并根据系统要求规划出具有不同功能的多个智能体，系统地分析了该控制系统中各个智能体的功能特点以及它们之间的协作关系，以运动控制接口的编制为例，介绍了CORBA技术在实现该软件系统中的方法，轴孔装配作业实验结果表明，本文提出的体系结构是可行的，采用CORBA技术和多智能体技术能有效地实现预定的装配任务。     

螺钉自动抓拿认扣装置的设计

为克服螺钉自动装配作业中存在的认扣成功率低、机构复杂、专用设备成本较高等缺点 ,在分析典型轴孔间隙配合插入问题的基础上 ,采用自然参数向量对螺钉在螺孔中装配时的允许倾斜角度进行了计算 ,阐述了螺钉认扣过程中的几种状态 ,设计出利用立式加工中心对 M8内 6角螺钉自动抓拿认扣的装置。经实验验证 ,该装置结构简单、性能可靠 ,在保证螺钉装配成功率的同时 ,扩充了原加工中心的功能     

Research on Micromanipulating Robot Based on Micro Parts Assembly

At present, micro parts assembly is one of the key problems in the fields of micromachine and microelectro mechanical system (MEMS). Performing microassembly by micromanipulating robots is put forward in this paper. Thus based, the general structure of a micromanipulating robot is analyzed briefly. A micro telemanipulating robot developed by the authors with visual monitoring and bilateral force feedback is introduced. The peg in hole task of 0.2mm has been finished successfully by telemanipulation. The operator has gained durative and stable contacting force perceiving.     

底部钻具组合二维分析新方法

提出一种用于分析底部钻具组合稳定器处的轴向力的新方法 ,即认为轴向力方向应与钻柱切线方向一致 ,其大小不应忽略井壁支反力的影响。在此基础上 ,采用加权余量法推导出一套用于计算底部钻具组合二维受力和变形的新的公式。实例计算结果表明 ,由于该公式考虑影响因素更全面 ,因而其计算结果更具合理性 ,与钻柱实际受力情况更加相符 ,且计算过程更为简便、快捷。     

机器人远中心柔顺手腕的参数优化

在机器人准静态插销入孔装配作业过程和柔顺装置刚度矩阵分析基础上，提出层叠型弹性元件被动柔顺手腕的优化设计方法，此方法把优化过程分为性能参数优化和结构和参数优化两步，并使用非线混合离散变量算法，实际算例证明此法灵活有效。     

基于误差传递模型的精密装配几何误差灵敏度分析

文中针对确定各零部件几何误差对装配精度的影响以及瓶颈装配工序等重要问题,分析了两零件装配时由于配合面表面形貌所导致的几何误差造成的零件位姿变动,确定单工序的配合误差.以此为基础,基于多体系统理论建立多工序装配过程误差传递模型,用矩阵微分法建立了几何误差对装配精度的灵敏度分析模型.该模型可以识别出多工序装配过程中对装配精度有较大影响的主要零部件几何误差,从而为精密装配精度分析以及控制提供基础,并通过实例验证了模型及分析方法的有效性.      

下部钻柱性能的计算机模拟

用计算机对带扶正器的下部钻柱进行数值模拟得到了理论上和实践上有意义的结论。模拟结果可用于指导直井钻进和定向钻井。附求A给出了有限元法用于下部钻柱分析的基本公式。模拟程序用FORTRAN语言写成。采用人机问答方式把数据输入计算机。用户可选择输出列表数据或用宽行打字机绘制下部钻柱变形图。 计算机模拟结果指出仅用钻头侧向力不能反映下部钻柱性能。应采用钻头侧向力和合力角两顶指标才能综合下部钻柱性能。以合力角为基础分析了三大类钻柱组合—稳斜,造斜和降斜。用现场数据与模拟结果作了对比。模拟结果加上地层因素的分析可以预测井眼路径和指导选择合适钻柱组合和钻压。