双工业机器人不同约束下协同运动轨迹规划

针对双工业机器人协作过程中的轨迹规划问题,对IRB200机器人进行建模,并求解机器人的正逆运动学。结合求解的正逆运动学提出紧约束下耦合运动和松约束下叠加运动算法。紧约束将机器人末端执行器之间建立不变的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生耦合运动;松约束将机器人末端执行器之间建立随时间变化的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生叠加运动。最终在MATLAB中分别进行协同搬运、协同绘制“铜钱”仿真实验验证算法,从姿态图、轨迹图及从机器人理论位置和实际位置对比能够看出,在不考虑机械误差、标定误差及机器人制造误差的情况下能够满足相关任务要求,实现从机器轨迹的自适应规划,避免对双工业机器人分别进行轨迹规划。     

机器人制造单元调度问题研究综述

机器人制造单元在钢铁冶炼、半导体制造和印刷电路板电镀处理等制造行业的应用日益广泛.分析了机器人制造单元调度问题的复杂性,详尽阐述了机器人制造单元调度问题的分类,系统地总结了机器人制造单元调度算法的研究现状,最后指出了该领域研究存在的问题以及未来可能的研究方向.     

多机器人协同的五电弧增材制造装备及其应用

电弧增材制造是用于大型复杂金属构件成形的新技术,其制造装备是实现金属构件形性一体化制造的关键.研制了可实现3台机器人协同工作、金属构件形性一体化制造的五电弧增材制造装备,由增材单元、测量单元和减材加工单元等组成.利用RoboTeam软件包实现3台机器人协同工作,在总控单元中开发机器人路径规划软件,分别对3台机器人进行路...     

三自由度支链嵌套并联机器人工作单元布局优化

为了提高三自由度支链嵌套并联机器人工作单元的工作效率,结合最短运动时间轨迹规划理论对其布局进行优化。首先利用最短运动时间轨迹规划理论对机器人关节进行轨迹规划;其次在满足机器人与周边设备位置约束以及避免发生碰撞的基础上,将机器人的总运动时间和耗能综合最优作为目标建立布局优化模型;最后求解得出合理的布局方案。实验结果表明,优化后机器人的总运动时间缩短了44.7%,耗能减少,提高了工作效率。     

基于工业机器人与机器视觉的红外传感器装配系统设计北大核心

针对红外传感器装配过程存在工件位置不准确等问题,设计了基于视觉定位技术的红外传感器自动装配系统。机械结构由工业机器人、供料单元、输送单元、视觉检测单元、快换工具单元和机器人第七轴等组成;利用视觉系统识别传感器端盖的位置和角度,并将结果换算到机器人世界坐标系,使机器人能够准确抓取到工件;搭建了基于以太网通信的PLC控制系统,完成红外传感器各零件的出料、输送、抓取及自动装配控制。实验表明,所设计的系统自动化程度高,运行可靠,具有较高的推广应用价值。     

6-PTRT并联机器人的位置正解研究

根据6-PTRT并联机器人的机构及约束特点,建立运动学位置反解方程组,并以此为基础建立运动学位置正解方程组。通过对并联机构的深入研究,利用机构本身特点将位置正解方程组由6维降为3维,将解3维非线性方程组转化为求解最优化问题,利用粒子群算法计算出运动学位置正解。由仿真及验算,验证了数学模型的正确性。此方法具有高效、易收敛、不依赖初值等特点,为6-PTRT并联机器人的实时控制提供了理论基础。     

基于改进粒子群算法的6-PTRT并联机器人运动学研究

以6-PTRT并联机器人为研究对象,根据其结构特点及构件间的约束关系,建立该机构的位置逆解模型,进一步求出各个滑块的运动规律。然后对该并联机构进行分析,采用坐标变换法建立该机构的位置正解数学模型,并利用改进的粒子群算法进行求解,将位置正解问题转化为有约束的多元非线性方程的寻优问题,从而验证该数学模型正确。此方法高效、易收敛、不依赖初值,为6-PTRT并联机器人的轨迹规划及控制提供了理论基础。     

CAD/CAM/Robotic集成技术及其在石材产品加工中的应用

与数控加工技术相比,机器人加工具有成本低、工作空间大、可扩展外轴、加工和上下料一体化的特点,能完成数控加工无法完成的产品制造,但其缺乏CAD/CAM集成系统,阻碍了机器人加工的应用。利用数控加工的CAM软件生成机器人的位置刀轨迹,利用自主研发的软件将位置刀轨迹转换成机器人位置轨迹。借助于相邻三点的机器人位置刀轨迹点生成机器人刀轨迹点姿态,组合机器人刀轨迹点的位置和姿态,形成机器人的加工轨迹。将机器人加工轨迹下载到机器人控制器后,可以对产品进行加工。利用CAD/CAM/Robotic集成技术生成的机器人加工轨迹对石材产品进行加工,对比产品的CAD模型和实际加工的产品,证明方法的有效性。     

基于激光跟踪仪点位测量的工业机器人位置稳定时间测量与分析

针对工业机器人在精密加工、装配、测量中稳定到达指定位置的评价问题,对工业机器人位置稳定时间的测量进行了研究。提出了激光跟踪仪点位测量来获取位置稳定时间的方法,利用线性插值法对数据进行了分析和处理,得到了准确位置稳定时间;利用激光跟踪仪在史陶比尔TX200工业机器人上分别在100%、50%、10%速度下进行了位置稳定时间的测量,并利用线性插值法对数据进行了分析和处理。研究结果表明:工业机器人在100%速度下的位置稳定时间为0.555 7 s,在50%速度及以下处于过阻尼状态,不存在位置稳定时间,这对于在精密加工、装配、测量中的工业机器人在不同速度下提高工作准确度和效率方面具有重要作用。     

基于速度约束的五杆式人机合作机器人控制策略研究

提出了基于速度约束的机器人控制策略,该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度,计算出控制量,实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真,结果表明该控制策略可以实现人机合作机器人对轨迹虚拟约束控制的要求。
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基于CAN总线的机器人单元监控系统的设计

针对机器人制造单元现场环境复杂、监控所需数据量大,实时性、可靠性要求高的特点,设计并开发了一种基于CAN总线的机器人制造单元监控系统。该系统主要包含数据采集与通讯、可视化监控和信息存储三部分。重点介绍了基于80C51的CAN总线节点在机器人制造单元中的软、硬件的实现架构及其应用。实际运行表明,该系统能有效的监控机器人制造单元的运行,保证单元运行的稳定、可靠,提高机器人制造单元运行效率。     

基于规划单元的连续微小直线段在线规划算法

为提高数控系统中连续微小直线段的规划效率/解决跨段插补问题,提出规划单元的概念,通过将诸多微小直线段划分为规划单元进行速度规划,根据规划单元内部各控制点的加速度约束、加工误差约束、跨段插补约束和指令速度约束等速度约束条件,计算出规划单元的进给速度和终点速度。为了实现微小直线段加工的连续变速过程,提出线速度前瞻算法,并结合规划单元定义给出前瞻规划单元的最小理论长度,建立前瞻缓存区,通过速度回溯算法实现缓存区内部规划单元速度规划过程。结合口腔修复体数控机床的加工代码轨迹对基于规划单元的连续微小直线段速度规划算法进行验证,结果表明该算法能够满足口腔修复体高速连续加工。     

履带式管道巡检修复机器人弯管通过性研究

管道在能源的运输方面具有重要的作用,其安全、合理、稳定的运行具有重要的意义。以DN250～350 mm的油气管道为主要应用场景,设计了一种以丝杆螺母变径机构达到自适应目的的履带式管道巡检修复机器人。该履带式管道巡检修复机器人分为驱动单元、检测单元、连接单元和隔离修复单元。通过几何分析研究管道几何约束对弯管通过性的影响可知,当该机器人组成单元的长度小于452.88 mm时,从几何约束角度分析可以通过弯管;运用坐标转化法对机器人运行过程进行了运动状态分析,研究该管道机器人的运动特性,得到该机器人的速度方程。由分析可知,履带式机器人采用3履带差速特性的方式通过弯管时运动更加平稳。采用仿真分析的方式,验证了其对弯曲管道形态的通过性。该研究可为油气管道的稳定巡检、应急安防与处理处置提供参考。     

蟑螂机器人仿生机理及运动控制

对蟑螂机器人的仿生机理、基于行为控制系统、足模块设计、运动学和运动控制问题进行深入的分析。蟑螂的神经和肌肉运动系统是躯体运动及姿态实现的物质基础。通过工程模拟,研究在未知环境中蟑螂机器人如何通过行为控制方式来完成机器人的控制和步态生成。设计一种带有计算功能的足模块,最终目的是大量减少计算过程,以此保证蟑螂机器人非凡的灵活性。基于旋量理论和局部指数积公式,提出利用Paden-Kahan子问题法求解蟑螂机器人关节角位移的逆运动学方法,前向运动学的求解首先根据机体的自然约束来推导关节角之间的位置关系,然后用局部指数积公式推导机体位姿。运动控制采用分布式同步控制方式,并应用位置、速度和时间运动模式,保证了蟑螂机器人腿关节的轨迹跟踪精度与速度的平滑。仿真试验结果验证了上述仿生机制的有效性,并为进一步研究奠定了基础。     

一种快速BP算法的并联机器人正运动学求解

并联机器人运动正解问题是一个重要且难以解决的问题。本文对一般的6-SPS型并联机器人进行了位置正解分析，采用BP网，利用位置逆解结果，通过训练学习，实现操作手关节变量空间到工作空间的非线性映射，从而得到了6-SPS型并联机器人运动学正解。为提高正解速度和精度采用了FBP法。仿真实例表明，速度和精度接近了机器人实时控制的要求。     

智能选煤系统煤矸检测问题的研究

针对煤在传送带传送过程中会夹杂着一些煤矸,利用视觉机器人检测传送带上的煤,判断煤矸位置,结合传送带速度确定煤矸到达机器人所在位置所需时间,当煤和煤矸的混合物经过机器人时,机器人把煤矸分离出来,剩下的煤随传送带送到指定位置.机器人之间利用无线模块实现信息共享,将摄像头拍摄的信息反馈到机器人之间,可避免多块煤矸经过机器人时把煤矸漏掉,从而提高煤的纯度.     

并联机器人智能分拣系统设计

针对并联机器人在实际生产过程中对复杂工件的智能分拣问题,对并联机器人的配置、速度、加速度以及传送带的速度等方面进行了研究。对在分拣过程中影响并联机器人分拣成功率的因素进行了归纳,提出了一种基于视觉技术的并联机器人智能分拣系统,利用工业相机对传送带上移动的复杂工件进行捕获,利用图像处理技术获得工件的形状、位置等信息,并将所获得的工件信息传递给控制器,由控制器控制并联机器人对传送带上的工件进行抓取,通过实验获得了测试数据。研究结果表明:影响分拣成功率因素的优先级中,加速度对系统分拣的成功率影响较大,其次是机器人的速度,最后是传送带的速度。     

一种双臂机器人离线运动规划方法研究

针对多关节双臂作业机器人的轨迹规划问题,对双臂作业机器人的结构进行分析,以双臂协调完成插孔装配任务为例,建立双臂作业机器人的运动学模型,研究双臂作业机器人的运动学约束关系,求解出双臂之间的运动学关系。基于给定任务的机器人双臂协调运动规划问题,运用遗传算法得到一种双臂机器人离线运动规划方法。通过仿真实验,验证了主臂的位置和速度曲线连续光滑,说明在运行过程中机器人比较平稳,能够满足机器人的运动规划要求。     

无等待多机器人制造单元调度模型和算法研究

为解决无等待多机器人制造单元的调度问题,应用禁止区间法,建立了无等待多机器人制造单元调度的数学模型。在分析模型的基础上,证明了问题的最优周期长度必定是某一个特定的周期长度值。提出了基于图论的算法,并以此验证这些特定的周期长度值的可行性。以上述工作为基础,为无等待多机器人制造单元开发了能求解最优解的多项式调度算法,并以自动化印刷电路板电镀生产线为例,对提出的模型和算法进行了验证。     

基于对偶二次规划的六足并联机器人驱动力分配

针对六足并联机器人冗余驱动问题,提出以降低能耗,提高承载能力为目标的驱动力优化分配方法。通过建立六足并联机器人运动学与动力学模型,得到机器人关节驱动力与脚力间转换关系。在分析机器人动态平衡条件并考虑摩擦约束、最大驱动力约束及触地约束的基础上,建立以驱动力平方和最小为目标函数的二次规划问题。基于QR分解的广义消去法消去等式约束减少约束方程的数量以提高优化问题的求解速度,采用对偶理论将问题转化为对偶二次规划问题可以进一步提高求解速度。分析了多足机器人与多指灵巧手动力学模型的不同,因此两者的二次规划目标函数也存在不同。同时与传统的以内力最小为目标函数的方法比较,表明该方法能够充分利用地面摩擦力以减小驱动力,从而提高承载能力,降低能量消耗。