北京石油化工学院全位置焊接机器人产品系列成果推介

北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室在焊接机器人等方面有一系列研究成果与产品。其中“,九五”国家“863”项目研究成果“全位置无导轨智能焊接机器人”为国内首创,达到了国际先进水平;“十五”国家重大“863”项目阶段成果“轨道式水下高压焊接机器人”在水下管     

模糊耦合滑模的掘锚支机器人位置同步控制

针对掘锚支机器人四缸同步平台存在的非线性、耦合作用及滞后问题,提出一种基于模糊相邻交叉耦合改进型滑模的位置同步控制方法,利用系统辨识获得阀控缸传递函数,采用模糊控制实时在线计算耦合系数,通过最速跟踪微分器柔化调节过程.仿真实验表明,改进型滑模控制相对于传统滑模控制,能有效减弱抖振,提高系统稳定性,且模糊相邻交叉耦合滑模...     

双臂焊接机器人系统的运动分析

在协调统一的运动约束条件下，分别研究了２Ｒ－３Ｐ２Ｒ型双臂焊接机器人系统中的两臂在焊接作业中的运动学反解问题。系统中的变量按其性质可分为相对独立的三组，它们分别控制着本系统中机械臂的位姿。机械臂Ⅱ末端的姿态和位置。因为它们是相对独立的，因此，其运动方程的反解比较容易。     

一种柔性结构的模糊控制器应用于并联机器人位置控制系统的研究

针对我校开发研制的六自由度并联机器人，提出了用一种新型柔性结构的模糊控制器（ＦｌｅｘｉｂｌｅＳｔｒｕｃｔｒｕｅｄＦｕｚｚｙＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－ＦＳ－ＦＬＣ）进行位置控制。该方法将参数化的集合运算符用于传递的Ｍａｍｄａｎｉ型的模糊控制中，改善了控制器的调节能力，并将用于并联机器人的位置控制，研究结果表明，提高了控制系统的性能。     

手术机器人术前运动性能分析及位置规划

针对颅颌面手术特点,根据D-H方法,建立了机器人的运动模型,由运动学逆解和关节限制建立位置规划的约束条件,以最大距离准则(MXDC)确定优化目标函数,提出了一种术前手术机器人的机械臂基座位置规划方法。     

现代弧焊控制在爬行式全位置弧焊机器人中的应用研究

简述了焊接工艺过程自动化的国内外发展现状,介绍了大型工件工地焊接机器人的研制和开发,重点介绍了爬行机构和机器人控制系统的研究现状以及传感器的设计与选择要求。焊接实验和试生产结果证明,样机运行平稳、可靠,具有很好的跟踪精度。     

全位置TIG管焊机焊接电流的平滑曲线控制

采用单片机及逐次线性插值法设计出焊接工件圆周上相应位置的焊接规范参数曲线，实现了全位置ＴＩＧ管焊机焊接电流的平滑调节，精确控制电弧能量的分布，使焊缝熔透均匀，表面成型美观该焊机自动化程度高，操作方便，且具有罗强的稳定性。     

轨道式管道焊接机器人焊缝跟踪方法研究现状

首先简述了截至2013年世界石油天然气管线的铺设情况以及采用熔化极气体保护焊(GMAW)的轨道式管道焊接机器人在工业中的应用情况、工作特点和优势,然后,较为全面地介绍了熔化极气体保护焊中常用传感器的分类,详细分析了它们的焊缝跟踪原理、优缺点和在管道焊接中的应用情况。研究发现,电弧传感器和视觉传感器具有实时性好、信息量大、跟踪精度高等优点,是管道焊接中应用最广泛的两种传感器,单一的传感器在不同工艺的焊缝跟踪中跟踪精度容易受到限制,而采用多种传感器相结合的方法可以极大提高油气管道的焊缝跟踪精度。采用视觉传感和电弧传感相结合的焊缝跟踪系统已经在日本投入天然气现场管线的焊接,并获得了良好的焊接效果。最后得出结论,焊接过程中应该根据工艺特点采取不同的跟踪方法,而采用多种传感器结合的方式可以提高焊缝跟踪精度,必将成为今后研究的热点。     

漂浮基双臂空间机器人关节运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态、位置均不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型.以此为基础,对双臂空间机器人关节运动的控制问题作了研究.考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了双臂空间机器人关节运动的滑模变结构控制方案;为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振.系统数值仿真证明了该控制方案良好的控制效果.     

全位置TIG管焊机焊接电流的平滑曲线控制

采用单片机技术及逐次线性插值法设计出焊接工件圆周上相应位置的焊接规范参数曲线,实现了全位置ＴＩＧ 管焊机焊接电流的平滑调节,精确控制电弧能量的分布,使焊缝熔透均匀,表面成型美观。该焊机自动化程度高,操作方便,且具有较强的稳定性     

基于模型的机器人管道自动焊接系统

论述了一种以焊缝几何模型和焊接过程模型为基础的管道机器人自动焊接系统，通过对管道定位机构（工件定位器）和焊接机器人的运动协调控制，使得在整个焊接过程中，焊缝相对于重力始终保持于最佳方向，同时焊枪相对于焊缝也保持在最佳方位上。文章首先介绍了系统的总体概念，接着详细讨论了工件定位器和焊接机器人的运动控制算法，最后通过实验和仿真验证了系统的可行性。     

面向大型结构件爬行机器人智能焊接技术

大型结构件的焊接在船舶制造、油气化工、核电工程、能源电力、建筑钢构和轨道交通等高端制造领域中应用广泛,传统手工焊以及轨道小车、龙门吊等半自动焊已无法满足高效、高质量的焊接要求。大型结构件智能化焊接成为发展趋势,以无轨导全位置爬行焊接机器人为代表的智能化装备正逐步推动解决大型结构件的自动化焊接问题。该文首先系统介绍了国内外面向大型结构件焊接的智能机器人研究现状,并对有轨和无轨机器人的应用场景及优缺点进行比较,分析认为无轨爬行机器人的灵活性好、适应性强,更适用于大型结构件的焊接。其次,针对大型结构件多层多道焊接时因机械加工、装配、热变形、焊道过多、焊缝堆叠等导致的焊接精度及焊接质量难以保证等问题进行分析,认为自动打底和多层多道自动排道技术还存在多项难点亟待突破。最后,从自动打底、焊缝跟踪、多层多道自动排道方面对相关技术的探索进行归纳,预测了多模态深度学习和多传感器融合技术将成为引领焊接机器人发展的关键技术,为大型结构件的智能化焊接提供方向性指导。     

水下机器人的模糊滑模控制方法

建立了某水下机器人的水动力模型，采用模糊逻辑与滑模控制相结合的方法，通过模糊逻辑动态调整滑模控制器的指数趋近率的参数，有效地抑制了滑模控制中所存在的抖振现象，仿真试验和水池试验证明，该控制器能有效地消除滑模控制的抖振，对外部扰动具有较强的鲁棒性，而且具有良好的响应特性．     

焊接机器人中智能视觉的研究

自同步的激光扫描机被集成在一个小型的装置中,将其安装在关节式机器人的手腕上。为了改善光三角测量特性,用最新的固体激光器和CCD传感器技术组合成这种新式的摄象机结构。在焊接过程中,摄象机能对焊接工件进行三维测量,且使机器人弧焊过程最优化,在大电流弧焊期间也能以高精度实时进行焊缝和焊接几何形状的分析。它提供了关于弧前方的焊缝几何形状(例如:焊缝跟踪)和焊区后方(例如:完成的焊缝检查)的信息。提供了闭环自适应焊接的两个信息。视觉系统能被用来产生三维物体数据,这些数据同计算机图象系统连在一起,能够组成实时系统乃至专家系统。     

机器人捕捉运动目标技术的研究

机器人捕捉运动目标是智能机器人的一个前沿应用课题，在工业、航天和娱乐等领域有良好的应用前景，也是涉及多学科，交叉性很强的研究方向。对这一研究方向国内外的研究进行综述，主要包括相关的基础理论研究的现状和实验研究现状。还对该领域目前存在的问题和未来的研究趋势进行了分析和介绍。     

3-RRRT并联机器人的位置正解研究

本文介绍了一种新型3-RRRT并联机器人的特点,推导了该机器人的位置反解方程,获得了其位置反解,采用数值方法给出研究了该并联机构的运动学正解.运用Matlab软件计算进行了验证.     

新双连杆柔性臂机器人定位过程模糊滑模控制

以宏微双重驱动的双连杆柔性臂机器人为背景，提出了一种新的关节角控制律设计方法，即基于刚性模态设计实现关节位置控制的滑模算法，再根据关节角误差信号和滑模函数变化趋势建立模糊推理表确定对滑模控制律的修正量。通过将控制律在完整的系统模型上进行计算机仿真表明，算法可以很好地实现关节角位置控制同时不引起大的振动。     

全地形机器人三维位置跟踪与控制

自主移动机器人学是一个涉及技术和科学范畴的令人神往的研究领域，而其中的崎岖地形机器人学则是一个快速演变的研究范畴，人们在实现户外车辆极大程度上的自主方面投入了大量的努力。本书把漫游者在崎岖地形运动考虑成为一个整体的问题，并以此来改进示范三维位置跟踪的准确性。除了选择合适的传感器之外，在机械结构加上使用有限的车轮滑行为跨越障碍物的平稳运动创造了条件。     

焊接机器人中智能视觉的研究

自同步的激光扫描机被集成在一个小型的装置中，将其安装在关节式机器人的手腕上，为了改善光三角测量特性，用阳新的固体激光器和CCD传感器技术组合成这种新式的摄象机结构，在焊接过程中，摄象机能对焊接工件进行三维测量，且使机器人弧焊过程最优化，在大电流弧焊期间也能以高精度实时进行焊缝和焊接几何形状的分析，它提供了关于弧前方的焊缝几何形状（例如：焊缝跟踪）和焊区后方（例如：完成的焊缝检查）的信息，提供了闭环自适应焊接的两个信息。视觉系统能被用来产生三维物体数据，这些数据同计算机图象系统连在一起，能够组成实时系统乃至专家系统。     

轨道客车不锈钢车体焊接工艺研究

本文对轨道客车不锈钢车体的焊接生产过程进行了深入而细致的研究,选择了先进合理的、成熟可靠的轨道客车不锈钢车体焊接工艺,确定了焊接生产工艺设备,形成了系统的认识,用于指导生产实践可形成轨道客车不锈钢车体焊接生产线,对轨道客车制造企业具有一定指导意义。