基于K最近邻的3D鞋底喷胶路径规划方法

装配机械臂进行3D鞋底自动喷胶是近年来逐渐发展起来的一项技术,主要用以替代人工喷胶,以解决用工短缺及环境污染的问题。利用3D视觉及机械臂实现了鞋底自动化喷胶,在不牺牲精度的前提下速度更快,效果更好。首先,通过线激光传感器扫描得到鞋底的点云信息,基于KNN点云滤波算法过滤噪声点及异常点;其次,结合鞋底点云的分布特点提出一种基于双边极大值的算法用于提取鞋底的边缘轮廓线,然后基于法向量的偏置算法获取鞋底的内轮廓线,即喷胶轨迹。最后,基于轨迹坐标及法向量生成机械臂的6维控制向量实现喷胶路径控制。为基于点云数据的鞋底3D路径规划方法提供了新的思路。     

塔形建筑物轮廓点Z坐标点云倾斜监测方法

针对目前三维激光扫描技术对塔形建筑物的倾斜监测,普遍采用拟合点云数据提取塔体中轴线的方法计算塔体倾斜度,数据计算方案较为单一且无法逐层计算倾斜量等问题,为更好解决这一难题,提出新的基于激光扫描点云数据倾斜监测思路,一种基于轮廓点Z坐标倾斜监测方法。该方法通过提取塔檐轮廓点中Z坐标最大、最小值点,利用相关函数计算出各层倾斜度,引入权要素,计算整体倾斜量。以大雁塔为例,对三维激光扫描点云数据进行倾斜变形计算、对比分析。结果表明:2种方法计算结果相差约0.26%,基于轮廓点Z坐标倾斜监测方法切实有效;在明确塔体倾斜方向后,可直接提取沿该方向的塔檐对角点,作为Z坐标最大值最小值点参与倾斜量计算;该方法能快速计算出塔体倾斜量,有效提高工作效率,为三维激光扫描塔形建筑物倾斜监测提供一种新的数据处理方案。     

基于降维插补算法的机器人控制系统

将五维插补的问题转换为五个二维插补的计算方法,设计五自由度机器人的5个关节坐标联动,从而简化了其运动轨迹的控制.五自由度机器人控制系统能通过手动示教方式,引导机器人运动,以确定和定义空间点的位置坐标,同时可采用系统自定义的机器人语言进行编译,使机器人单步或连续自动运行.     

机器人操作手末端夹持器轨迹生成的旋量方法

依据从基坐标系到任一坐标系的旋转变换可以通过绕给定轴的一次等效旋转来实现的原理,提出用等效角位移矢量来描述机器人的姿态,并进而提出用姿态旋量及其Plucker线坐标来描述机器人的位姿。依据三维欧氏空间中的有向直线与三维对偶空间中的点的对应关系,在对偶空间中对姿态旋量所对应的点进行插补规划,提出一种机器人连续运动轨迹规划的新方法。文末算例说明了上述原理和推导的正确性。     

单目视觉定位实现机器人跟踪的实验系统和控制方法

提出一种基于视觉定位的多机器人跟踪控制方法.首先,采用单目视觉定位技术,建立平面物理坐标与视觉图像坐标之间的映射关系.然后,结合轮式移动机器人的运动学模型,基于Lyapunov方法设计轨迹跟踪控制器.最后,结合视觉定位确定机器人的平面坐标位置,分阶段规划机器人运动轨迹,实现多机器人跟踪控制.仿真和实验结果表明:该方法具有可行性和有效性.     

机械手圆周运动的轨迹规划与实现

研究机器人跟踪由任意不共线空间三点所决定的外接圆曲线,提出了机器人圆周运动的一种笛卡尔空间的轨迹规划方法.该方法通过坐标变化将三维空间内的圆周轨迹规划问题简化到二维平面上进行研究,由此简化了轨迹规划问题;为了保证机器人圆周运动较好的插补精度和圆周轮廓,提出了一种可控插补精度的圆周插补算法.根据坐标变化以及插补算法给出了轨迹规划的算法步骤,将该规划方法用于微操作机械手,完成了机械手的圆周涂胶作业,实际应用表明该方法能够满足实时性和精度指标要求.     

利用渐开线的足球机器人射门算法研究

为了进一步提高足球机器人的射门成功率,使射门动作更快更准,在分析了基本算法不足的基础上,利用光滑、可微的渐开线来解决机器人小车到达目标点的射门问题.通过建立球场坐标系及机器人小车的运动轨迹坐标系,导出了旋转矩阵与平移矩阵,对球场坐标系和运动轨迹坐标系进行了坐标转换,并运用几何学方法建立了机器人在运动过程中的避碰模型,最后利用优化设计中的内点惩罚函数法对机器人小车进行了运动路径寻优.仿真结果表明,该算法可优化足球机器人射门的运动轨迹,优化后的方法不但可以减小问题的复杂度,而且具有极高的实时性,因此较好地实现了机器人在动态环境下的射门动作,提高了射门的成功率.     

一种基于凸壳的智能服务机器人路径规划算法

将一种基于凸壳的路径规划算法应用于体育场智能服务机器人,首先采用基于Haar特征分类器的方法确定球的坐标,采用基于颜色模型的方法确定机器人的位置及航向,并根据机器人的自身特点,将一定范围内的多个球视为一个目标点处理;然后以目标点坐标作为算法输入,采用基于凸壳的路径规划算法得到一条较优的捡球路径.该算法可以降低机器人的捡球运动代价,有效提高机器人的捡球效率.     

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.     

基于改进人工势场-模糊算法的路径规划算法研究

针对传统人工势场法解决移动机器人路径规划问题时存在局部最优和目标不可达的问题,提出了一种改进斥力的人工势场法与模糊算法相结合的路径规划算法。在斥力场中加入机器人与目标点欧几里德距离的对数函数,形成新的人工势场,并加入机器人、障碍物和目标位置坐标判据式。分别将人工势场引力与斥力的角度差、合力差作为模糊输入,借助专家经验进行决策,得到输出模糊力,进而调整机器人各时刻合力大小和方向。解决了传统人工势场法中出现的局部最优和目标不可达问题,减小了路径轨迹波动幅度,且在凹型槽障碍物中无徘徊。为了验证该方法的有效性,通过MATLAB软件进行仿真实验,结果表明机器人运动轨迹平滑,能较好避开障碍物到达目标点。     

基于NX的凸轮轮廓曲线设计系统的研究与开发

提出了一种凸轮轮廓曲线自动化设计方法——利用数值驱动凸轮运动轨迹,根据凸轮分度曲线的运动规律计算轮廓线上任意点的坐标数据,然后生成凸轮轮廓曲线的数据文件,以该方法为基础,在NX平台上开发出通用平面盘型凸轮的自动化设计系统。该系统根据凸轮轮廓曲线的数据文件生成所需的凸轮模型,极大地提高了凸轮设计的效率和精度。     

基于ROS的工业机器人运动规划仿真及试验

针对工业机器人模型构建复杂、轨迹规划算法实现困难、功能单一等问题,采用开源机器人操作系统搭建机器人控制系统,并对机器人的运动规划进行仿真和试验验证.首先利用SolidWorks软件创建机器人的统一机器人描述格式模型,并对其进行Moveit!功能包的配置;然后进行机器人空间直线和空间圆弧的轨迹规划,依据ROS的开放式运动...     

输电线巡检机器人动力学建模与DME评价

以新设计的输电线巡检机器人为具体研究对象，采用D-H法推导出机器人的雅可比矩阵；然后建立输电线巡检机器人的Lagrange动力学模型，进而依据机器人动力学模型求得输电线巡检机器人的操作臂惯性矩阵，提出了基于操作臂惯性矩阵所建立的机器人动力学评价指标:动态可操作性椭球(DME:dynamic operability ellipsoid)评价指标；最后结合逆运动学的反解，建立了不同空间轨迹坐标下的动态可操作性衡量指标，获得机器人动力学性能最佳的越障轨迹.通过机器人跨越绝缘子障碍的实验证明了所提动力学评价方法的有效性.     

基于速度场的上肢康复机器人的主动控制策略

针对上肢辅助康复机器人在临床使用中的安全性和平稳性,以及主动康复阶段对患者主动参与康复训练的要求,采用了有别于传统轨迹跟踪的轮廓跟踪策略,并设计了一个主动控制器.轮廓跟踪策略是通过空间中的速度场约束机器人的运动来实现的.速度场可使机器人平滑而稳定地沿着期望的空间曲线运动.主动控制器引入了患者作用力,使机器人的运动速度能够根据患者所施加的作用力进行调整,实现患者主动参与康复训练的目的.仿真结果表明,轮廓跟踪-主动控制策略能够在保证跟踪精度的同时实现人机交互.     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

高压输电线路带电检修机器人作业臂运动优化

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空和高电压危险的问题,研制了一种双臂和双机械手的引流板螺栓拧紧带电检修机器人。通过各关节的轨迹规划双作业臂及其末端由初始位姿运动到螺栓螺母对准状态是机器人顺利完成检修作业的关键。针对现有多项式插值关节轨迹规划依赖于轨迹端点时刻,导致该方法实用性差及关节轨迹运动过程中忽略驱动机构对关节状态制约的问题,提出基于Min-Max时间标准化的改进多项式插值关节轨迹规划方法。基于该方法,以关节运动时间为优化对象,提出满足关节轨迹运动全程约束条件的关节运动时间区间范围的求取方法。通过仿真实验验证了改进算法关节轨迹仅与轨迹端点状态及运动时间有关,而与端点时刻无关,进一步淡化轨迹端点时刻对关节轨迹的影响,提高算法的实用性。通过选取最优关节轨迹运动时间,满足了关节状态全程状态约束要求,从而避免超调的发生,优化了各关节运动轨迹,提高了关节运动的效率。最后通过现场试验进一步验证改进算法的工程实用性。     

递阶式虚拟结构非完整机器人的编队控制

提出一种递阶虚拟结构编队控制方法,将机器人编队按空间分布划分为簇,并定义某段时间内该簇(虚拟结构)的参考轨迹,将虚拟结构的运动转化为各机器人的期望轨迹,然后基于反步思想,并通过设计移动机器人误差跟踪系统的Lyapunov函数来设计动态反馈控制器,实现了对参考轨迹的全局渐近跟踪.最后通过对给定直线和圆轨迹的编队跟踪试验,验证了该控制策略的有效性.     

空间太阳电池帆板贴装涂胶过程时序分析与建模

基于机器人技术和粘性流体力学理论,提出了一种适用于空间太阳电池帆板自动加工的理论方法,对机器人贴装涂胶过程进行了时序分析和涂胶流动特性建模.确定了机器人单片涂胶周期和串联涂胶周期,得到了机器人涂胶运动的宏观时序模型和微观时序模型,及任意时刻机器人对应的涂胶位置坐标,建立了涂胶速度场模型以及胶体流量模型.实验结果表明,机器人能够有效完成预定时序规划下的轨迹涂胶,胶层厚度可控,涂胶区域规则,模型效果理想.     

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。