基于Leap Motion手势识别的机器人控制系统

设计一种通过识别手势对SCARA机器人进行控制的机器人控制系统。Leap Motion体感控制器采集手部信息数据,计算机对数据进行处理,识别出手势,同时对手掌位置坐标进行坐标转换,通过串口将数据发给机器人控制器,控制器控制机器人完成相应的动作。该系统通过了3D仿真检测,在SCARA机器人平台上运行良好,实现了通过手势对SCARA机器人进行控制的功能。     

基于视觉的工业机器人示教编程研究

为解决工业机器人编程过程中的局限性,提出了基于视觉的工业机器人示教编程。首先通过视觉标定,确定机器人相对于世界坐标系的方位。然后对摄像头采集到的图像进行数字图像处理,包括光线补偿、边缘检测、颜色建模及目标识别,得到示教工具在示教过程中的坐标数据,再将数据转化成机器人可执行的文件,最后通过实验验证了基于视觉的机器人示教编程方法的可行性。     

机器人视觉示教学习方法研究

针对机器人在非结构化环境的人机交互过程中环境感知与目标识别问题,提出一种基于视觉的机器人示教学习方法,机器人通过视觉感知人机交互过程中用户的单次示教获得任务操作技能。采用视觉系统捕获用户示教操作动作图像,通过图像处理与特征匹配算法SIFT提取目标对象特征。机器人复现阶段,识别出新任务环境中目标对象且向机器人输入其坐标位置。在Matlab仿真环境中模拟机器人经始末坐标逆解出机器人任务操作的运动轨迹,通过Barrett WAM机器人实验平台实现操作一组多孔积木的装配任务。研究结果表明:在单次示教与极少的环境先验知识的情况下,机器人能够学习到用户的顺序任务操作技能,并且在视觉范围内有较好的泛化能力。     

基于视觉引导的ABB机器人定位与抓取

目前工业机器人在上下料时大部分都是采用预先示教或者离线编程的方法,具有很大的局限性。因此,研究了一套基于视觉引导的ABB机器人定位与抓取系统。通过手眼标定得到工件坐标相对于机器人基坐标的坐标变换,通过ABB机器人的PC-Interface模块功能把定位坐标传输至机器人控制器,使机器人运动到相应位置抓取工件。通过多次实验数据分析,定位误差在0.76 mm左右,具有很好的实用性。     

关节一体化机器人动力学与阻抗控制算法研究

针对关节一体化机器人在高速复杂运动下能保持手臂平滑运动同时具有拖曳式示教的功能问题。首先利用DH法建立了转换坐标系,得到了各关节连杆的相对关系,运用弦位迭代的算法解决了手臂运动解耦问题。其次,针对关节一体化机器人空机械手的结构特点,建立了用牛顿—欧拉法的动力学方程。再次,在分析阻抗控制原理的基础上,设计了笛卡尔空间基于力的阻抗控制结构,并在关节空间实现笛卡尔空间经典阻抗控制问题。最后在机器人实验平台,基于关节转矩反馈设计阻抗控制器,并进行阻抗控制实验,实现机器人拖曳式示教功能,验证了所设计算法的有效性。     

机器人的感官功能及其组成

目前,机器人的品种不下二百五十余种。它们大致可根据下列特征进行分类:1)按机能和智能度来分,可分为简易(程序控制)机器人,伺服操纵型机器人,示教再现机器人,智能机器人。2)按不同的驱动源来分,有气动、液压、电动、电液等机器人。3)按手臂和躯干的运动坐标轨迹来分,可分为直角坐标、圆柱坐标、极坐标及多关节式。4)按使用领域和用途分,有压铸、喷漆、搬运、注塑、水下机器人等。5)按定位和控制形式分,有点位控制、可变(行程、程序)控制、连续轨迹式控制(Continuous Path     

基于激光深度传感器的仿人机器人动作示教

针对机器人的运动示教问题,提出了一种基于激光深度传感器的示教系统。利用激光深度传感器能够快速准确获得人体各关节空间三维坐标的性质。通过分析机器人的关节构型,推导出由笛卡尔坐标空间到关节空间的转换公式,利用该公式,能够实现人体各关节转角的实时计算,进而实现对机器人的简单快捷的运动示教。为了在平滑数据的同时避免延时,提出了一种基于速度的有选择均值滤波法。将该示教方法应用在BioROBO仿人机器人上,试验结果证明了该方法的有效性。     

基于视觉跟踪的机器人复杂轨迹模拟再现

机器人示教是实现机器人轨迹跟踪的一种重要方法,其工作原理决定了机器人作业的效率及复杂轨迹跟踪的精度。文章在传统示教方法基础上提出了一种基于视觉跟踪的机器人复杂轨迹模拟再现方法,通过应用双目立体视觉三维测量技术跟踪并记录机器人示教手柄完成的随机的复杂的操作轨迹,对轨迹数据进行坐标转换、运动学逆解,计算机器人各关节的期望旋转角度值,并驱动机器人运动,实现示教手柄的复杂操作的复现。该方法能够实现任意操作的实时示教再现,操作简单,工作效率高,与传统的示教方法相比显著地降低了工业机器人对专业操作人员的依赖程度,广泛地拓展了机器人的应用范围,具有极其重要的应用价值。     

运用RGRR-Ⅰ构造5RP混联机器人手臂的构型研究

传统的串联结构的关节式机器人手臂存在在刚度低的缺点。并联双自由度转动机构RGRR-Ⅰ刚度高,且有着工作空间/机构尺寸比大、活动构件少、制造容易等一系列优点。基于关节式机器人手臂的工作要求,运用并联双自由度转动机构RGRR-Ⅰ构造出实现绕XYZ三个直线运动坐标移动,两个运动轴坐标回转的混联五轴联动机器人手臂,并分析其工作机理,建立起有关模型。该研究也为其他混联机器人手臂的设计研究提供了借鉴。     

集成力反馈的虚拟砂带抛光示教系统设计与实现

通过传统的编程方式(在线示教、离线编程)定义复杂曲面的抛光轨迹是一项复杂繁琐的工作,为了给机器人砂带抛光示教过程提供一种更加自然有效的交互方式,应用虚拟现实技术和力觉反馈技术,首先提出砂带抛光的力觉模型;然后,在此基础上,集成Phantom Desktop~力反馈设备开发了一套虚拟示教系统。用户在示教过程中能够更加自然真实地根据实时反馈力动态调整抛光力度、位姿等参数,获得理想的抛光质量。应用该系统进行的力学验证实验和工件加工表面质量评估实验表明:所提出的力觉模型能够准确模拟真实抛光过程中工件的受力情况,机器人在应用该虚拟示教系统进行示教后,所加工出的工件可获得与手工抛光相比拟的抛光质量。     

一种视觉示教与纠偏的焊缝跟踪方法

提出一种基于结构光视觉传感器的示教及纠偏的机器人焊缝跟踪方法,探讨了图像特征提取方法和机器人跟踪控制的策略.机器人移动的同时,视觉传感器定时对焊缝上各特征点坐标进行测量记录,完成示教;再现时,基于图像模板匹配测出实际特征点位置与示教点的偏差,控制机器人根据偏差对跟踪路径实时调整,从而实现自动跟踪.     

基于触屏设备的人机交互界面设计

针对语音和手势等自然的控制方式易产生信息歧义和编解码复杂的情况,提出基于触摸操作的人机协作方法,以较为自然的方式实现人机交互.以触屏设备、无线网络和双目摄像机为硬件基础,在Android框架内实现人机远程交互界面.将双目摄像机获取的景深图像通过无线网络通信显示在触屏移动设备上,由用户在二维界面上触摸给出目标的三维坐标,驱动机器人作业.实验证明该界面支持用户如玩游戏般控制机器人完成预设任务.界面用自然的方式提高人机交互的准确率和可用性,达到预期效果.     

ABB工业机器人在环形阵列异形产品中点位处理

以环形阵列异形产品在工业机器人点位示教时的点位处理为研究对象,研究环形阵列异形产品在安装调试过程中机器人点位示教时,如何减少机器人的点位示教量、提高机器人调试效率和加工精度。研究表明：通过创建参考工件坐标系和参考点位,并采用欧拉角运算方法,将表示工件坐标方位的四元数转换成欧拉角,方便对工件坐标进行固定角度的旋转,再通过编程获取旋转后参考工件坐标系下的机器人点位可有效减少环形阵列点位的示教数量。为了验证程序的可行性,在Robot Studio仿真软件中搭建环形阵列异形产品装配工作站,确定好参考工件坐标系和参考点位后,在程序中调用环形阵列点位计算例行程序,通过计算获取环形阵列异形产品所需的其他点位,再通过调用装配例行程序进行仿真验证,验证结果：示教两个点确定参考工件坐标系和参考点位后,就可以很方便快捷的获取任意大小、任意数量产品的环形阵列的机器人点位,大大减少了点位示教的工作量,为企业自动化生产线识别产品节约了大量的时间,并提高了环形阵列产品的安装精度。     

直接示教机器人的位姿优化算法研究与实现

直接示教型机器人具有示教方便、操作简单等特点,在喷涂、弧焊、抛光等任务轨迹复杂的机器人加工领域具有较高的应用价值。但由于人手在直接示教时存在抖动,若直接采用示教轨迹点进行再现,机器人在运动过程中往往会产生振动,从而影响加工质量,甚至缩短机器人的使用寿命。针对上述问题,提出了一种基于曲线拟合的机器人位姿优化算法,可对机器人的位姿轨迹进行平滑处理。首先对直接示教轨迹进行均匀重采样,分别利用B样条曲线和四元数曲线对采样点位置数据和姿态信息进行拟合,然后采用泰勒展开法对曲线进行插补,最后通过实验验证了该算法的有效性,并将该算法应用于自行研制的六关节直接示教喷涂机器人,实验结果表明有效减小了机器人再现时的振动。     

工业机器人末端执行器的柔顺示教研究

随着工业机器人应用越来越广泛,工业机器人被要求具有更高柔顺性的示教功能。提出一种柔顺示教的控制方法,以常用的20公斤级的工业机器人为研究对象,通过六维力传感器采集力信息,经过柔顺控制算法和基于位置的力位控制算法结合控制机器人,实现柔顺示教功能。先介绍了柔顺示教的硬件平台结构和软件结构,建立一个柔顺示教控制的模型,并利用该模型设计一个柔顺示教的控制算法,最后将笔作为机器人末端执行器并在白纸上画图案以验证示教的柔顺性。实验结果表明通过该柔顺示教控制,操作者可以对机器人末端执行器自由拖动,实现柔顺示教的功能。     

基于Pro/E的管道喷涂机器人运动仿真分析

利用ProE／Mechanism的运动仿真功能,模拟实现了冗余多自由度管道喷涂机器人手臂在S型管道内的运动特性。模拟仿真过程中通过输入由机器人逆运动学计算所得的手臂关节关键点的相对坐标,实现了机器人手臂按照规划路径运动的设计要求,从而检验出手臂是否与管道碰撞,为喷涂路径的优化提供了重要参考,最终实现了对机器入喷涂效果的最优化控制。     

基于六维力传感器的力引导示教研究

示教是学习机器人很重要的环节,其中直接示教相比其他示教方法具有简单、快捷、准确率高等优点,然而目前的大部分机器人都不支持直接示教。提出了一种基于力引导的直接示教方法。首先,通过六维力传感器实时监控、采集力/力矩信号,再将采集到的力信号和力矩信号经由重力补偿算法和重力矩补偿算法处理后发送给上位机;然后根据力-位控制算法求解出工业机器人的移动量和旋转量;最后通过Socket通信将数据发送给工业机器人,完成力引导示教。实验结果表明,该直接示教方法准确、通用性好,具有推广意义,能够在力引导示教完成后再进行示教轨迹还原。     

双目视觉人工喷涂轨迹示教编程方法研究

喷涂轨迹的路径规划技术是喷涂机器人应用研究的关键点.针对人工示教编程中机械示教装置使用的局限性,即示教操作不便,示教空间范围受限等,提出一种基于双目视觉的人工喷涂轨迹示教编程系统方法.首先,在示教喷枪进行色球安装预处理;接着,双目视觉位姿跟踪系统利用色球识别方案,分别计算色球的坐标位置与喷枪的位姿信息,捕获喷枪实时运动...     

移动装配机器人手臂的滑模鲁棒控制方法

为了克服外界干扰、未知负载等不确定性和电机动态特性对移动装配机器人手臂末端空间轨迹跟踪的影响,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模鲁棒控制律。首先建立了包含不确定性和电机动态特性的数学模型,然后设计了扩张状态观测器来准确估计不确定性,在此基础上提出了滑模鲁棒控制律,最终实现了对移动装配机器人手臂末端空间轨迹跟踪的高精度控制。仿真结果表明,所设计的滑模鲁棒控制律具有更优的控制效果,移动装配机器人手臂末端空间轨迹的最大跟踪误差仅为0.5 cm,所设计的扩张状态观测器能够准确估计不确定性,最大估计误差仅为0.2 N·m,估计精度较高。移动装配机器人手臂空间固定坐标定位实验结果表明,在基于扩张状态观测器的滑模鲁棒控制律的作用下,移动装配机器人手臂末端空间轨迹的最大跟踪误差仅为0.24 cm,平均每次定位的运行时间仅为1.55 s,表现出了更优的快速性、准确性和工程实用性。     

基于MATLAB GUI喷涂机器人轨迹误差调整的应用

喷涂机器人喷涂轨迹是在模型上示教好的,用于喷涂的不同工件在更换过程中其坐标位置和方向很难与模型保持一致,因此示教好的轨迹会出现偏差。描述了一种基于MATLAB GUI的喷涂机器人的轨迹误差调整方法,快速方便的纠正出工件的偏移量,重新规划好合适的轨迹。该方法加快喷涂效率,提高了喷涂质量。