基于光学导航的手术辅助机器人快速自标定方法

机器人末端工具TCP点的标定是提高机器人末端工具绝对定位精度的基础,因此研究快速、准确的TCP自标定方法对于手术辅助机器人的顺利应用至关重要。以光学导航为基础,结合并联机构运动学及空间坐标系变换理论,提出了1种可用于手术辅助的机器人的快速自标定方法。该方法为非接触式测量,具有校准快速、操作简便、精度高等优点。结合课题对该方法进行实验验证,实验表明:经过该方法的标定,TCP点的绝对定位精度满足手术要求。     

机器人平面工具TCP的双目视觉标定方法

工业机器人末端工具中心点(TCP)是机器人实际的运动轨迹,TCP的标定效率和精度直接影响机器人的作业质量。针对机器人平面式作业工具TCP的快速、准确标定需求,提出一种基于双目视觉的标定方法。通过改变机器人末端工具位置,结合双目视觉系统对靶标点进行测量,并进行坐标转换计算,从而求解出TCP。搭建机器人TCP标定实验平台,通过对比实验,验证了方法的正确性和有效性,满足实际机器人平面式末端工具的TCP标定要求,避免了传统接触式标定方法存在的碰撞风险。     

基于改进IGG3权函数距离误差模型的工业机器人标定

在工业机器人的标定过程中,测量粗差数据会对标定结果精度产生影响,为此,提出了一种基于改进IGG3权函数距离误差模型的工业机器人标定方法,将改进的IGG3权函数最小二乘辨识算法用于工业机器人距离误差标定中,以进一步提高工业机器人的标定精度。以SR4C型工业机器人为研究对象,建立了机器人距离误差数学模型,进行了IGG3权函数最小二乘辨识算法的理论研究。构建了机器人标定实验系统,进行了基于改进IGG3权函数距离误差模型的工业机器人标定实验,实验结果表明,所提方法可有效减小粗差数据对标定精度的影响。该方法可用于工业机器人标定和校准领域,以提高工业机器人定位精度。     

一种结合 TCP 标定的深度相机手眼标定方法

手眼标定是机器人实现视觉引导下精准作业中的关键技术。传统手眼标定和机器人工具中心点(TCP)标定分开进行,存在较大累积误差,同时针对深度相机的手眼标定存在精度不足的缺点。本文提出了一种结合TCP标定过程同步标定深度相机手眼关系的新方法。方法基于深度相机观测和TCP标定相同的标定平面,相机坐标系下标定平面方程和机械臂坐标系下标定平面方程为对应关系,通过平面方程之间的变换来计算手眼关系。本文方法减少了TCP和手眼关系独立标定累积误差影响,节约标定时间和标定件成本。仿真和实测结果表明,本文方法提高了深度相机手眼标定精度,标定后实测位置误差平均为0.2 mm,为机器人视觉控制系统高精度作业所需标定提供了一种新的思路。     

六关节工业机器人TCP标定模型研究与算法改进

研究了六关节工业机器人工具坐标系原点TCP的标定原理,提出了TCP标定的解析化模型和几何模型,并对标定误差来源进行了综合性分析,定量分析了标定点数和标定位姿对TCP标定精度的影响。在经典四点法标定的基础上,引入了误差阈值的概念,提出一种改进的"五点选优TCP标定算法",并进行了仿真验证和实物验证。验证结果表明,提出的标定算法能够有效筛选出误差偏大的点,对标定精度能进一步提高,可靠性也得到了进一步保证。     

移动机器人的超声波传感器发散角标定及应用

为了提高移动机器人在作业站点的定位精度,在考虑入射角的基础上,分析了发散角对超声波传感器测距的影响,建立了同时考虑发散角及入射角的超声波传感器测距函数关系表达式;提出了超声波传感器发散角的标定方法,并通过实验对发散角进行了标定;通过对比实验可以看出,所提出的关系表达式提高了超声波传感器距离测量精度。在此基础上提出了利用自动导航车(AGV)单个侧面两个超声波传感器实现移动机器人在作业站点侧向、前向及姿态3个方向的位姿定位方法,最后将该方法用于自主研发的移动机器人的定位试验,验证了该方法的正确性和有效性。     

一种适用于机器人避障的超声波测距系统设计与实现

针对机器人安全避障问题,研究设计了一种基于超声波传感器的测距定位系统。探讨了超声波测距原理,详细地研究了系统的硬件设计、软件流程,对实验结果进行了分析。实验表明本测距定位系统电路简单、抗干扰性好,测量精度完全满足机器人避障的要求。     

论焊装数字化工厂的点焊机器人离线程序精度提升

随着机器人虚拟仿真技术及离线编程技术的应用与发展,机器人离线程序精度标定作为离线编程实用化的关键技术之一,得到越来越多研究人员的重视。分析了点焊机器人离线编程精度偏差的原因,从三维模型的搭建到离线编程现场的实际应用,验证分析了机器人离线精度常用的三种校准方法,得出了每种测量校准方法的利弊及精度提升效果。     

基于单片机的超声波测距仪的研制

为了改进传统测距方法的不足,本文研制单片机控制的超声波测距仪.该仪器在工业控制、能源勘探及机器人定位等领域具有强度大、方向性好及精度高等特点.     

机器人足球视觉系统的图像校准研究与实现

针对Robocup小型组机器人足球视觉系统中的图像校准环节的关键技术进行分析研究,利用改进的摄像机标定算法建立相应的数学模型,采用简洁的方法进行求解,并通过投影校准的计算提高校准精度,最终使该视觉系统保证了比赛中实时性和准确性的要求.     

Calibration of parallel kinematic machine tools using mobility constraint on the tool center point

In the application of parallel kinematic machine tools (PKM), because of errors in the geometric parameters, it is necessary to calibrate the PKM to improve the positioning accuracy. In existing self-calibration methods, either some redundant sensors on passive joints or some mobility constraints on the kinematic chains are used. However, the mobility constraints imposed on kinematic chains might apply large forces during the test on legs and passive joints. Also, these kinds of calibrating are applicable only on PKMs in which their actuated joints can be used as passive joints. To overcome weaknesses of existing methods, a novel approach to calibration based on imposing position constraints on the tool center point (TCP) is introduced. In this method, only the data of encoders installed on the actuated joints in some sets of configurations are required. In each set, the position of the TCP is fixed, but orientations of the tool are different. Simulations and experimental studies on a Hexaglide PKM built in Sharif University of Technology reveal the convenience and effectiveness of the proposed robot calibration method.     

On the comparison of model-based and modeless robotic calibration based on a fuzzy interpolation method

Traditional robot calibrations implement either model-based or modeless methods. A model-based calibration method normally involves four steps: kinematic model definition of the robot, measurement process of the robot’s positions, identification of the kinematic model of the robot and compensation of the position errors. This type of method can be both time consuming and complicated because of the identification and compensation processes. Most traditional modeless methods are relatively simple and practical, but their calibration accuracy is relatively low and most of them are only suitable for the robot’s calibration in the 2D domain and in relative small workspaces. This paper provides a novel modeless fuzzy interpolation method to improve the compensation accuracy for robot calibration in the 3D workspace. A comparison between the model-based and modeless fuzzy interpolation calibration method is made. The simulated results show that the modeless fuzzy interpolation method is compatible with the model-based calibration method, and even outperforms a model-based counterpart in terms of accuracy and complexity in a relatively compact workspace.     

机器人工具坐标系标定算法研究

机器人工具坐标系标定就是确定工具坐标系相对于末端连杆坐标系的变换矩阵。研究了一种机器人工具坐标系标定算法。其中工具中心点（TCP）位置标定采用最小二乘法进行拟合;工具坐标系（TCF）姿态标定采用坐标变换进行计算。     

基于对偶四元数的机器人基坐标系标定方法研究

针对借助激光跟踪仪标定机器人所涉及的坐标系统一问题,对基于空间几何法拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系的转换关系进行了研究,提出了一种基于对偶四元数法的机器人基坐标系标定方法。利用指数积公式推导了七自由度串联机器人正运动学,建立了基于对偶四元数表示法的机器人基坐标系标定模型,该模型将拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系之间坐标转换的旋转与平移过程进行了统一描述。研究结果表明,该标定方法可一次性计算出标定方程的旋转部分和平移部分,避免了传统位姿分步计算过程中的误差传递,直接提高了标定精度。这些结论可对于类似机器人手眼标定、多机器人协作基坐标系标定问题提供参考。     

Research on initiative scheduling mode for a physical internet-based manufacturing system

Industrial robotics provides high flexibility and reconfigurability supported by a user-friendly programming, but still lacks in accuracy. An effective workcell calibration reduces errors in robot manufacturing and enables robot machining applications. A novel workcell calibration method is embedded in an integrated design framework for an in-depth exploitation of CAD-based simulations and offline programming. The method is composed of two steps: first calibration of the workpiece-independent equipment in the workcell layout and final automated online calibration of workpiece-dependent equipment. The method is finally applied to a changeable robotic workcell for finishing aluminium cast housings for aerospace gear transmissions characterised by complex shapes and by close dimensional and geometrical specifications. Experimental results prove the method effectiveness in enhancing accuracy in robot machining.     

一种高精度机器人手眼标定方法

手眼系统的标定是机器人视觉中的一个重要研究内容,标定的准确性直接影响机器人的作业精度。对于机器人眼在手系统,介绍了标定的原理并给出标定方程的求解方法。指出摄像机外参是构建标定方程的重要数据,为确保摄像机外参的准确性,提出利用图像校正的原理对摄像机外参进行验证。通过对基于标定方程的精度影响因素进行分析,对标定过程中的机器人运动轨迹进行规划。最后通过实验,对比了摄像机外参筛选前后的标定结果,证明经过摄像机外参筛选后,对标定精度和稳定性有一定提高,展示了实验过程中各步骤的完整数据,并验证了最终的标定精度。     

Automatic Method for Synchronizing Workpiece Frames in Twin-robot Nondestructive Testing System

The workpiece frames relative to each robot base frame should be known in advance for the proper operation of twin-robot nondestructive testing system. However, when two robots are separated from the w...     

电梯导轨校准机器人力位控制研究

针对电梯导轨校准机器人校准电梯导轨时,校准精度低和校准力不可控等问题,提出一种基于改进的粒子群-模糊PD(PsoFuzzyPD)的电梯导轨校准机器人力位控制方法。首先,根据力位控制需求设计了电梯导轨校准机器人的整体控制框架;其次,设计了基于改进的粒子群-模糊PD控制器作为机器人力位控制器的内环控制器;最后,根据机器人的力控制需求设计了阻抗控制器、sigmoid函数的阻抗控制判别模块和期望力控制模块。仿真结果表明,所提方法的力控响应超调更小,震荡更少,笛卡尔空间的轨迹跟踪偏差也更小,可以有效控制导轨校准力和导轨校准精度,在电梯导轨安装领域拥有很好的推广应用价值。