基于位移检测的机器人碰撞传感器研究与设计

为了避免机器人末端执行器在工作过程中与周围设备人员发生碰撞,造成设备损坏或者人员伤害,设计一款基于位移检测的机器人碰撞传感器。在对传感器连杆进行力学分析和建立平衡方程式的基础上,根据其碰撞过程中传感器活动部件的运动轨迹,导出了末端执行器空间碰撞力模型及相应的传感器碰撞力阈值计算公式,完成了传感器的设计、动力学仿真、制作装配和静态测试。实验结果表明,该传感器对末端执行器具有碰撞检测和缓冲保护功能,在机器人安全防护和人机协作方面具有一定的应用价值。     

基于虚拟斥力的多机器人遥操作算法的研究

针对多机器人遥操作系统多机器人协作中易于发生碰撞的问题,提出基于虚拟斥力的方法实现实时避碰.在每个机器人的周围预先设定安全区域,当有障碍侵入安全区域时,机器人与障碍之间产生虚拟斥力,迫使机器人的轨迹发生调整远离障碍.基于弹簧、阻尼系统建立虚拟斥力模型,将虚拟斥力作为机器人的扰动力,根据障碍类型给出机器人的避障调整函数.利用Rx60、Rx90两个机器人进行遥操作协作实验,实验结果表明基于虚拟斥力的实时避碰算法能够简单而高效地保证协作作业的安全性.     

视觉引导下协作机器人抓取技术研究

针对在多物体复杂抓取场景下,协作机器人如何实现能在人机共融的环境中精确抓取特定目标工件及自主避障的问题,提出了一种基于监督学习的视觉引导下的协作机器人抓取方法;首先利用监督学习算法训练和处理待抓取物图像信息,完成对抓取目标特征的快速识别与定位;然后将抓取物的定位信息通过串口通信协议传输给ROS系统控制机器人完成运动规划...     

多模块式移动机器人系统的自组织协作行为

设计了一种新颖的、由4个基本功能模块组成的模块式移动机器人.针对多模块式移动机器人系统在复杂环境下的自组织协作行为,提出了目标趋向控制、多障碍物避障和自组织协调3种运动策略.分析了多机器人目标趋向运动的方向选择规则;描述了基于“感知 动作”的多障碍物避障控制策略,实现了多机器人连续避障并到达指定目标点;研究了多机器人的协调运动策略,通过多机器人协作完成了单机器人无法完成的搬重物、过台阶等任务.三维仿真结果表明了该控制策略对不同环境、多障碍物条件下多机器人协作行为的适应性.     

一种基于蚁群算法的多机器人协作方法

设计了一种基于蚁群算法的多机器人协作策略,由此解决多机器人系统在未知环境工作中的自主协作规划问题.针对多机器人系统在未知环境中可能存在任务死锁的问题,对基本的蚁群算法进行了相应改进,通过仿真验证了该改进方法的可行性.     

航空电子系统的人机协作测试及其关键技术研究

针对航空电子系统所在的驾驶舱等复杂空间人机协作问题,利用协作机器人可在工作区域与操作人员协同完成任务的特点,设计人机协作测试系统代替人工测试.通过对航空电子系统测试技术进行分析,研究以机器视觉代替人工目视观察,以机器人代替操作人员进行测试流程,以量化标准规则替代人工判断,实现典型测试环境中的人机协作测试、图像的自动采集与处理、测试结果的自动生成与储存,可以有效提升航空电子系统测试过程智能化水平,减少测试中人为因素的影响,降低劳动强度,保证测试案例的一致性,提高测试效率与质量.     

粒子群优化的多机器人协作定位方法

针对异质多机器人具有不同的感知能力和处理能力的特点,提出一种基于粒子群优化的多机器人协作相对定位方法.该方法将常规粒子滤波方法与粒子群优化算法有机结合,通过粒子群优化方法对预估粒子进行更新,同时利用多机器人之间的相对观测信息,调整粒子的提议分布和粒子权重,增强多机器人位置预测的有效性,提高多机器人定位的精度.实时数据实验结果表明:该方法正确、可行.     

关节型机器人虚拟安全空间研究

为提高工业机器人安全性,分析和研究了六轴关节式机器人Denavit-Hartenberg(D-H)模型,针对关节式机器人的安全问题提出了相应的保护策略.着重介绍了笛卡尔坐标系下虚拟安全空间的设置和表示方法,并提出了改进的碰撞测试算法.该方法以AABB包围盒方法为基础分离不可能碰撞物体,利用虚拟安全空间特点提出了在AABB方法不能判别区域进行狭义测试的方法,能够满足机器人安全空间检测的精度和快速性要求.最后介绍了应用该方法的安全控制器的设计与实现.     

分布式多机器人协作研究与仿真

描述了一个分布式多机器人完成推箱子或其他任务的协作仿真平台．仿真系统可以用来试验机器人队伍的控制决策、团队组织原则．机器人可以通过环境进行协商，以简单的消息互相通讯．机器人通过传感器信息感知世界，并根据感知序列确定机器人行动．三维视图实时显示了机器人的运动状态，小地图显示了机器人的路径．     

柔性外骨骼助力机器人发展现状综述

与传统刚性外骨骼机器人不同的是柔性外骨骼助力机器人具有轻量化、低惯性、人机贴合性好、柔顺安全等优点.综述当今国内外柔性外骨骼机器人的发展现状,重点分析人机柔性匹配性技术、驱动系统、传感器感知系统、智能控制系统等关键技术,并对其应用前景、研究方向和重点进行展望.     

一种WSN环境下多机器人协作式声源定位方法

研究多机器人协作式任务执行具有现实意义。针对目前机器人声源定位算法不能满足多机器人协作式搜寻声源的场合,提出一种无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)环境下的多机器人窄带声源定位方法。该方法根据接收信号强度对多个机器人的全局坐标进行测距定位,利用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)定位方法估计机器人与声源的相对距离,并结合全相位傅里叶变换(all-phase FFT,apFFT)算法提高相对距离的估计精度,最后通过测距定位算法得到声源的全局坐标值。在4个WSN节点和3个机器人组成的系统中进行方法测试,实验结果表明：该方法能实现三机器人协作式的声源定位任务,定位准确率较高,可满足搜救场合中声源定位的要求。     

一种新型智能机器人控制系统设计

为异构式多智能体机器人协作研究,设计并实现了一种基于32位嵌入式系统的分布式控制系统。针对传统封闭式控制系统的弊端,采用了开放式模块化的硬件结构,在ARM核心模块基础上通过IIC总线扩展功能模块。功能模块以AVR单片机为核心,独立完成模块功能。软件系统采用了混合式体系结构,应用模块在嵌入式Linux平台上使用自顶向下分层设计,以多任务和基于TCP协议的可靠多机器人通讯机制管理各功能模块,并引入Python脚本解决任务策略变换的灵活性问题。采用了黑板和点对点相结合的多机器人协作通信模式。实验证明,该系统具有良好的开放性,为异构设计、功能扩展、人机混合控制和多机器人协作提供了可靠的平台。     

复杂人机共融场景中人体姿态识别及避碰策略综述

智能机器人与人类智慧的融合,即人机协作共融,已经实现了将机器人的机械优势和人类的高级认知能力集中于同一个工作架构之中,能够在复杂环境中协同作业,从而提高效率。针对复杂的人机共融场景,特别是机器人在诸如光线条件变化、背景干扰以及运动过程,对比总结了基于机器视觉的人体姿态识别方法和基于机器学习的避碰策略,详细比较各类方法的研究现状及应用,并探讨了基于深度学习的目标识别和避碰方法的发展及应用。     

机器人无碰撞路径规划方法研究及实现

在分析现有路径规划和碰撞检测方法的基础上 ,提出了两种新的机器人路径规划方法 :中值检测算法和行进方向矢量优化法 .两种算法各有其特点 ,结合使用可取得更好的效果 ,通过基于三维图形的仿真实验证明了算法的有效性 .所开发的无碰撞路径规划及仿真软件已成功用于机器人无碰撞路径规划与仿真 .     

机器人在制造业中的应用与发展趋势

随着人工智能、机器学习和传感器技术的不断发展,制造业机器人的智能化水平不断提高。机器人的应用领域不断扩大,为企业提供了更多选择和机会,也为制造业带来了许多好处。运用文献资料法,重点梳理了机器人在制造业中的应用和发展趋势。机器人可以应用在制造的各个环节,达到提高生产效率、提高产品质量、减少人力成本和智能化管理设备的效果。机器人能和人类共同工作,在制造生产过程中实现人机合作,与人类共享工作空间;还可以与其他设备系统互联来获取和共享数据,实现更高级的自主决策和协同工作。未来,机器人将继续朝着小型化、轻型化、柔性化和人机协作方向发展,这将为制造业带来更高的生产效率、产品质量和创新能力,推动制造业向智能制造转型升级。     

基于协作机器人的飞机总装驾驶方向盘操纵曲线测试

针对飞机总装测试过程中,人工从外部获得飞机驾驶操纵位移/力曲线难的问题,提出了一种采用协作机器人代替人工进行操作,并利用机器人自身关节上传感器测得其操纵曲线的方法.首先建立试验系统,描述了模拟方向盘装置的加载原理,并推导出其理论操纵曲线.然后通过建立机器人的D-H(Denavit-Hartenberg)模型解算出机器人各轴角度、力矩与末端位置、受力的关系,进而转化为方向盘的转角和所受力矩关系.接着建立机器人的阻抗控制模型解决了转动方向盘因为轨迹误差造成的憋死问题,并通过实验表明机器人能够顺从方向盘的既定轨迹完成了方向盘的回转运动.通过机器人转动方向盘实验做出的操纵曲线与内部传感器的曲线对比,误差在2％以内,说明了协作机器人代替人进行测试的可行性.     

2019年医用机器人研发热点回眸

 2019年，医疗机器人领域的产品化和标准化加速发展。国内外多项手术机器人产品通过了监管机构审批；ISO/TC299发布了两项涉及手术机器人和康复机器人的国际标准。在5G通信支持下，远程机器人手术再次成为关注点。新型交互机构、人工智能、虚拟现实以及新一代通信等技术持续融入医疗机器人开发过程，数据驱动下的智能化人机协作正在成为医疗机器人的研究特色。医疗机器人的临床需求牵引、医工联动创新的特色得到了进一步巩固。     

基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统设计

为了降低机器人控制系统的研发周期和方便操作人员使用操作,通过对TA6-R5型协作机器人的研究,设计了基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统.采用(Denavit-Hartenbery)(D-H)法建立运动学模型,求出正运动学解析解,根据各关节转动角度绝对值之和最小的原则求解出最优逆解,利用MATLAB的Robotics Toolbox验证运动学.利用TwinCAT3搭建控制系统,实现编程控制以及HMI(human machine interface),通过EtherCAT总线的高实时性实现数据控制与反馈.最后,利用同步周期位置模式进行笛卡尔空间轨迹规划,结合TwinCAT Measurement的Scope View图形化工具可观测和验证系统执行情况,结果表明基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统可降低控制系统研发周期,提高研发效率.     

基于接触力识别的人机协作控制系统设计与实现

为实现人机协作搬运,设计了一种基于接触力操作意图识别的搬运机器人原型机.以直联方式设计由刚性杆和伺服电机构成的单自由度运动机械臂,研究位置控制器,实现扭矩工作模式下的闭环控制.为获取操作意图信息,在刚性杆末端两侧分别设置FSR薄膜压力传感器,用于检测操作者与机械臂的短暂接触力.对应3种常见操作情况给出相应时域算法提取接...     

机器人足球策略的研究

RoboCup是研究动态不可预测环境中的多智能体系统的典型平台．在RoboCup仿真比赛中,机器人整体团队协作和局部对抗规划都是比赛成功的关键．对于团队协作,应用面向对象的方法分析了机器人足球队员的角色特点,部署了不同队员的踢球策略．在射门对抗规划中,分析了球员射门时几个关键性的影响因素,并参考这些因素设计和应用一个关键性的射门函数．实践证明了在实时比赛环境中,整体结构和局部策略的有效性．