机器人等离子喷涂轨迹间距优化及实验研究

在等离子喷涂快速制造金属模具工艺中,采用机器人等离子喷涂成形工艺,在被喷涂原型表面生成具有较高硬度的耐磨金属涂层.机器人喷涂路径规划是影响金属涂层成形性的关键因素,而轨迹间距是机器人喷涂路径中的重要参数.通过对机器人等离子喷涂几何模型的实验研究,从而确定了最佳的轨迹间距,为合理的机器人喷涂路径规划提供了依据.     

船舶工业机器人曲面喷涂喷枪轨迹离线规划

以喷涂速度、喷涂高度和轨迹间距为优化对象,建立曲面漆膜厚度分布模型,结合曲面外形,以漆膜厚度最均匀为优化目标,以粒子群算法为优化算法获取最优喷涂参数组合;运用非均匀有理B样条(NURBS)技术拟合曲面,利用曲面控制顶点生成喷枪路径,结合路径与最优喷涂参数组合得到曲面喷涂轨迹.通过对船首外表面及平面、凹曲面、凸曲面、S型曲面的仿真分析,验证了喷涂机器人曲面喷涂喷枪轨迹离线规划方法的可行性和有效性.     

多段连续结构手功能康复外骨骼运动规划与结构优化

针对现有康复机器人手指运动轨迹仿生度低、轨迹规划策略与正常人手指运动轨迹差异较大的问题,提出了基于Tau-jerk引导策略的手指运动轨迹规划方法。首先建立外骨骼机器人的运动学模型,并用ABAQUS进行运动学仿真,引入修正系数调整运动学模型;然后以jerk值为耦合对象,推导出内部Tau-jerk引导策略,引入最小做功和最小面积确定最优轨迹和最优多段连续结构;最后比较了Tau-jerk规划的运动轨迹与多项式插值方法规划的轨迹同真实人手运动轨迹的偏差。实验结果表明:采用Tau-jerk轨迹规划的外骨骼运动平均关节角度误差小于1.5°,且平均指尖轨迹误差小于1 mm;与3次多项式插值和3、4、5次多项式插值运动规划相比,Tau-jerk轨迹规划方法更符合人手指运动轨迹。     

用于空间内曲面喷涂的冗余度机器人轨迹规划方法

该文针对冗余度机器人的轨迹规划问题进行研究,以实现航空工业中特定空间弯曲管道内表面的自动化喷涂作业。在建立复杂内曲面约束和冗余度机器人运动学模型基础上,通过求解冗余度机器人的逆运动学方程,建立适用于一般空间曲管类零件内曲面喷涂作业的冗余度机器人轨迹规划方法。在仿真中使用此方法,得到了不同情况下冗余度机器人的无碰撞喷涂轨迹。在喷涂应用中使用此方法,冗余度机器人完成了无碰撞的喷涂作业,经检测涂层的厚度和均匀度满足工艺要求。     

喷涂机器人路径规划方法分析与展望

针对喷涂领域,喷涂路径规划算法决定了喷涂机器人在喷涂过程中的涂层均匀性、喷涂周期、喷涂质量。基于复杂表面特征工件,从对复杂表面的处理和喷枪轨迹优化两方面简述了喷涂路径规划方法的研究现状,特别对基于优化数学模型和基于智能算法路径规划作了重点介绍。最后分析了喷涂路径规划研究趋势并提出机器视觉和自学习算法相结合的智能喷涂轨迹规划方法。     

FMS中机器人作业任务的描述与运动轨迹规划

本文采用齐次变换描述机器人结构化作业,将作业结构中独立的位置分量分离出来並通过适当改变这些分量完成不同的作业。此外、本文介绍了机器人点点运动轨迹规划和提出一种新的连续运动轨迹规划的算法、该算法减少了连续轨迹规划的运算量、便于处理机器人出现退化的问题、适于实时控制。轨迹规划的结果采用三维图形仿真验证。     

基于视觉识别的民机零件专用自动喷涂系统

针对民机喷涂零件种类繁多、摆放位置不固定、无夹持装置等问题,研发了一套基于视觉识别的自动喷涂系统。该系统使用工业相机获取筛盘上零件的二维图像,对零件进行初步分类和定位。使用5轴三维测量机构获取点云数据,采用粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)进行点云和三维模型的位姿匹配。根据匹配结果,采用曲面分片的方法规划喷枪路径,用Bézier曲线生成机器人关节轨迹。最终在240 s的节拍内实现多种繁杂零件的自动化配准,平均配准精度达2.11 mm。机器人能够自动进行喷涂作业,且喷涂质量满足航空零件要求。     

机器人操作手运动轨迹规划设计分析及其优化的新方法

机器人在完成某一种作业时,机械手的位形轨迹及其与时间的关系常需要进行规划及协调。好的轨迹规划将有助于机械手运动的平滑性,减少机构的磨损与振动。因此有必要研究机器人抓手的运动轨迹规划。本文以六个自由度通用机器人操作手为对象进行讨论,但文中所论及的观点对其它形式机器人也同样适用。机器人运动轨迹规划问题,是指给定一组工作点位姿,要求规划出一条通过所有指定路径点,并以一定的速度和加速度运动的     

一种仿人机器人跑步运动轨迹生成方法

采用小车-曲面桌子模型,提出了一种仿人机器人跑步运动轨迹生成方法.针对仿人机器人在单腿支撑阶段和飞行阶段不同的运动方式,分别规划仿人机器人的质心轨迹,在单腿支撑阶段,求解根据小车-曲面桌子模型建立的动力学方程,规划出机器人的质心轨迹;在飞行阶段,仿人机器人质心作抛物线运动.采用3次插值方法规划双足在不同阶段的轨迹.仿真...     

机器人匀速喷涂涂层均匀性分析

为优化机器人喷涂轨迹,采用厚度方差作为涂层均匀性评价函数,建立了基于抛物线喷涂模型的涂层均匀性模型,研究了匀速喷涂涂层均匀性。量纲一的计算结果表明重叠宽度是影响涂层平均厚度的主要因素,种子路径位置和喷涂工件宽度是次要因素。当重叠宽度为0.29~0.31时,厚度方差取得约为0.0025的最小值。以优化涂层均匀性为目标规划机器人喷涂轨迹,可只考虑重叠宽度,而忽略种子路径位置和喷涂工件宽度。     

挖掘机器人轨迹控制系统

基于常规正铲液压挖掘机，针对特殊环境下机器人挖掘作业的需求，建立了工作装置的运动学模型，研究了基于直线插补的方式进行轨迹规划与PID控制算法以实现机器人运动轨迹规划与控制。     

自动静电喷涂机喷雾图形搭接与运动设计

旋杯式高速自动静电喷涂机是实现汽车车身表面喷涂的关键设备．在分析静电喷涂工作原理的基础上,建立了一种喷涂沉积过程的简化数学模型,并在此模型的基础上重点研究了喷涂距离、喷涂速度和喷雾图形搭接次数之间的关系,分别推导出侧喷机和顶喷机各轴运动速度的表达式,为喷涂轨迹的规划提供了理论基础,具有一定的实用价值     

弧焊机器人焊缝的实时图象处理

提出了一种在机器人电弧焊过程中进行轨迹跟踪的实时图象处理方法。焊缝图象由ＣＣＤ摄像系统摄取。通过图象采集系统和计算机软件处理，得到机器人的运动轨迹与实际焊缝之间的偏差，据此控制机器人运动进行实时跟踪。对于Ｖ型坡口和搭接接头，其可靠性达９７％以上。如果用多台摄像机同时处理焊缝图象，则可以检测出焊缝的三维信息。本算法的轨迹跟踪精度为 ０． ４ ｍｍ。可用于机器人运动轨迹的自动规划。     

基于Bezier曲线的自主移动机器人最优路径规划

以自主移动机器人为研究对象,以足球机器人为研究平台,针对足球机器人运动轨迹的实际特点,提出了一种基于3次Bezier曲线的最优路径规划方法.该方法以足球机器人实际比赛时的速度、加速度和有效躲避运动轨迹上的障碍物作为路径规划的约束条件,以所规划路径和机器人到达目标点花费时间最短为规划目标.同时将Bezier曲线规划方法与粒子群优化算法相结合,通过粒子群优化方法对产生轨迹的各粒子进行选择更新,并调整各约束条件的权重系数,从而增强了路径规划的有效性和精度.最后通过仿真实验验证该方法有效可行.     

基于Kinect的双臂机器人动作模拟与轨迹规划

提出了一种基于Kinect的双臂机器人动作模拟与轨迹规划的方法。运用空间向量法计算出人体关节转动角度,通过建立人体关节与机器人关节的映射关系,将体感设备采集到的人体骨骼信息通过无线方式将控制命令传输给机器人,实现机器人的动作模拟。机器人的轨迹规划通过使用体感设备采集手臂末端位姿及运动轨迹,通过逆运动学求解,实现机器人手臂沿相同位姿运动。最后,通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。     

机器人等离子喷涂控制系统设计与研究

采用组态软件编程实现了对喷涂工艺参数(如电流、电压、皮膜温度、机器人状态等)的实时监测和控制．对实际系统进行了喷涂工艺试验，给出了不同工艺参数条件下，采用红外测温仪进行皮膜温度检测的试验结果和理论分析．结果表明：在等速运行的周期性“Z”字形平移路径的喷涂中，工件边缘温度高于工件中心处的温度，两者相差60℃左右．因此在机器人等离子喷涂中，必须对路径进行规划和采用变速控制，才能获得一致的皮膜温度，从而防止皮膜起皮、脱落等工艺缺陷的产生．讨论了在基体预热温度相同而喷涂参数(如电流)变化的情况下其基体温度变化的趋势．即：当电流变化50A时，温度的变化只反映在上升段，而在温度达到稳态时，工件的温度分布基本相同．研究成果能够满足机器人等离子喷涂工艺控制的要求，具有开发周期短、用户界面友好、易于维护和使用的特点．     

"穿地龙"机器人运动轨迹分析及仿真

为进行非开挖条件下地下管线的铺设,研制了“穿地龙”机器人,该机器人采用气动冲击方式工作。对机器人的运动轨迹进行了分析,推导出运动轨迹的表达公式,并建立了机器人直线运动的数学模型。以建立的数学模型为基础,编制了机器人运动轨迹的仿真程序,获得了较好的仿真结果。仿真结果表明,机器人的锥形钻头和冲击机构同时运动时,机器人的运行轨迹近似为一条直线,从而验证了“穿地龙”机器人总体方案的可行性。实验结果说明,该机器人可以在非开挖条件下按目标轨迹完成土中穿孔作业。     

“穿地龙”机器人运动轨迹分析及仿真研究

为进行非开挖条件下地下管线的铺设,研制了"穿地龙"机器人,该机器人采用气动冲击方式工作。对机器人的运动轨迹进行了分析,推导出运动轨迹的表达公式,并建立了机器人直线运动的数学模型。以建立的数学模型为基础,编制了机器人运动轨迹的仿真程序,获得了较好的仿真结果。仿真结果表明,机器人的锥形钻头和冲击机构同时运动时,机器人的运行轨迹近似为一条直线,从而验证了"穿地龙"机器人总体方案的可行性。实验结果说明,该机器人可以在非开挖条件下按目标轨迹完成土中穿孔作业。     

一种坞内船体外板喷涂新方法研究

以某船厂实际工艺为案例,分析了船舶岸壁坞内外板喷涂作业现状,探讨了基于国内外爬壁机器人技术的坞内船体外板喷涂的成套设计策略构想,包括成套系统设计、爬壁机器人设计、可行性设计思想.最后,应用某船厂实际算例,对参数指标、机器人本体设计、射流及漆雾回收设计、自动控制及轨迹规划设计、防坠防刮碰安全设计等方面进行了新方法研讨.研究表明,此种坞内船体外板喷涂新方法研究可行.     

Delta机器人拾放操作门型轨迹优化与ANPD控制试验

为实现Delta机器人稳定快速拾放作业,基于次数和长短轴可变的3参数Lamé曲线构造笛卡尔空间门型运动轨迹,采用非对称6次多项式规划门型路径的运动规律,推导离散时间下的位移、速度和加速度公式。为进一步平滑运动轨迹,以关节力矩变化率均值为优化目标,采用遗传算法对Lamé曲线的3个参数进行综合优化,提出Lamé曲线次数的选取方法。在此基础上,通过引入一类饱和非线性函数设计Delta机器人增广非线性PD(ANPD)控制器,对自主设计的机器人开展控制试验。结果表明,该轨迹优化方法能获得平滑运动轨迹,机器人轨迹跟踪误差小,重复定位精度高。