面向排爆机器人的虚拟仿真训练系统设计与实现

针对排爆机器人使用和训练的需求,设计并实现了一套排爆机器人虚拟仿真训练系统.首先分析了排爆机器人的常见结构,针对一种通用结构设计的排爆机器人设计了仿真训练系统的结构,并对仿真系统的几何建模、运动模型和碰撞检测进行了分析,最后实现了排爆机器人虚拟仿真训练系统.该系统使操作手能够熟悉并掌握排爆机器人的操作.     

基于互联网的机器人远程实验系统

将互联网技术、机器人远程控制技术和计算机技术有机结合起来，建立了一个基于互联网的机器人远程实验系统。操作者可以在任何时间和任何地点通过互联网来控制和操作机器人臂手集成系统。用户通过互联网可以进行机器人语言的学习、编程及直接控制机器人关节运动，完成一些简单的操作，也可以利用带有力觉和触觉反馈的人机交互设备，在虚拟仿真规划的基础上，完成复杂的操作任务。本系统的建立同时也为有限或贵重设备的共享及异地协同实验研究提供了技术支持。     

骨科虚拟手术仿真系统研究

基于软件平台JAVA3D和VTK开发出了正骨机器人虚拟手术仿真系统.论述了仿真系统体系结构和主要功能;分析了虚拟手术仿真目标的实现策略;给出了主从操作和并联主手监控实验的仿真结果.结果表明,该仿真系统结构合理可靠,构建的虚拟环境和仿真算法可逼真地演示机器人系统的手术过程.     

基于虚拟安全操作平面的机器人粒子植入规划方法与实验研究

采用机器人辅助医生完成粒子植入手术,其机器人末端定位精度、安全操作性能以及自动化程度,对临床应用有非常重要的意义。本文在搭建了粒子植入机器人实验系统的基础上,研究了机器人位置闭环控制算法,并提出了一种基于虚拟安全操作平面的粒子植入规划方法,该方法避免机器人操作事故和减小手术时间、能耗。结合虚拟安全操作平面策略、Hopfield神经网络最短路径搜索以及6步循环粒子植入运行程序这3个过程,设计了安全可靠、人机协助的智能化前列腺粒子植入机器人控制系统上位机控制软件。完成了粒子植入精度评估实验,粒子在x向放置精度相对较高,在y向和z向位置误差分别为0. 25mm和0. 34mm,粒子整体的放置精度误差为0. 84mm,粒子植入操作时间(和医生对比)减小了60%左右。     

虚拟制造中多机器人虚拟生产平台的研究

以多机器人装配作业为背景,研究了虚拟制造中多机器人虚拟生产平台系统的几何及运动学建模,多机器人协调合作策略,多机器人工作空间分配,机器人手臂的碰撞检验和避碰以及装配线意外故障的处理等关键问题,最络构建起一个完整的多机器人虚拟生产平台。     

双工业机器人协调复杂作业实验研究

就双机器人搬运刚体之外的复杂作业提出了面向操作物的运动描述与规划方法，以及适应于工业机器人系统的基于关节位置控制的协调控制策略。在两工业机器人协调系统上实现了相关多轴孔装配，复杂工件边缘跟踪，弹性体操作与装配作业实验。     

基于Web的工业机器人3D虚拟动态监控系统

针对由Co De Sys Soft Motion控制的六自由度工业机器人,设计了一种基于OPC标准协议和Web技术的工业机器人3D(三维)虚拟动态监控系统。基于.NET平台的Windows窗体应用程序框架和My SQL数据库,采用C#语言设计了工业机器人监控客户端程序;通过Co De Sys OPC服务器配置工业机器人各关节角和运动状态为数据项,采用Web GL技术和three.js框架建立了六自由度工业机器人Web3D模型,基于机器人运动学设计了工业机器人3D动态网页。实现了工业机器人关节角和状态数据传输和存储,以及基于Web的工业机器人3D虚拟动态监控功能。     

七自由度双臂协作机器人操作稳定性分析

为了验证七自由度双臂协作机器人在复杂环境下的操作适应性和稳定性，以及提高机器人工作效率和协调性能，提出一种结合MATLAB和ADAMS的数值分析方法，对七自由度双臂协作机器人的空间运作模式进行分析和计算。首先，在Solidworks中建立七自由度双臂协作机器人的三维模型；然后，运用结合MATLAB和ADAMS的数值分析方法计算七自由度机械臂的运动学逆解；最后，运用基于虚拟动力学模型的控制方法，仿真七自由度双臂协作机器人在复杂环境下的夹取与搬运作业，以验证运动学逆解和分析双臂作业的适应性和稳定性。由仿真结果得到：双臂到达目标位置的X向误差为0.6 mm，Y向误差为0.5 mm，Z向误差为0.9 mm；到达预设位置的平均误差为0.5 mm；双臂协同抓取目标物成功率可达99.1%。由此可见，七自由度机械臂的运动学逆解满足预期要求，七自由度双臂协作机器人在复杂环境下的操作适应性和稳定性有所增强。     

基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣系统及方法

在木门加工生产线上,针对龙门机器人对不同尺寸板材分拣的需求,本文提出了一种基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣实验系统。该系统基于Unity3D软件平台开发,搭建了龙门机器人分拣任务虚拟仿真场景,并在虚拟仿真实验场景中完成了虚拟数据集采集、相机标定以及手眼标定。针对不同尺寸的板材分拣任务,本文提出了基于板材的矩形角点势自适应识别的智能分拣算法,首先利用目标检测模型在局部区域内对板材进行角点检测,由双目成像原理恢复出的角点三维坐标计算板材尺寸和目标板材的抓取位姿,以此完成木门的分拣。该方法在相机采集图像过程中出现板材被遮挡的情况以及在板材复杂纹理和复杂背景的情况中更为鲁棒。此外,该方法完全在虚拟仿真环境下进行开发测试,不仅节约成本、安全高效而且方便进行多种测试方案的改变,对于向真实场景进行算法迁移和开发具有积极作用。实验结果表明,本文提出的方法可以完成龙门机器人板材智能分拣任务,对设计木工家具制造过程中龙门机器人智能分拣系统具有指导意义。     

微操作机器人及其显微镜视觉伺服控制系统的研究

介绍了一种在生物医学工程领域用于完成显微镜操作的微驱动机器人系统,包括其物理结构和逻辑结构。在该系统采用基于梯度方差恢复显微图像深度信息的显微视觉伺服控制策略以提高该机器人操作精度。目前,该机器人系统已成功地完成了人类血液红细胞的分离实验。     

微操作机器人及其显微视觉伺服控制系统的研究

介绍了一种在生物医学工程领域用于完成显微操作的微驱动机器人系统 ,包括其物理结构和逻辑结构。该系统采用基于梯度方差方法恢复显微图像深度信息的显微视觉伺服控制策略以提高该机器人操作精度。目前 ,该机器人系统已成功地完成了人类血液红细胞的分离实验。     

面向空间应用的主从与自主式遥操作系统研究

给出了一种遥操作系统实现方法，在所建立的遥操作系统上实现了具有双向力反应的主从装配操作和基于环境模型的自主搭积木操作。研究了大时延条件下的仿真预测遥操作方法和局部自主控制方法、从动机器人自由到受限运动的稳定过渡问题和机器人任务规划及路径规划问题。     

浅析机器人设计与电气自动化

对于机器人而言，它的控制系统是机器人的大脑，是决定机器人主要性能的因素。特别是对于工业机器人来讲，它的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等，一般具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。     

高效率的机器人同事

添加剂生产中的托板堆放机器人系统 Steuler－KCH公司投资购置了一台Koch公司生产的托板堆放机器人系统，用于将不同添加剂产品向托板的堆放工作。它的工作效率非常高、大大地减轻了工人的劳动强度。同时，添加剂企业也在这一工序中实现了无人操作，极大地提高了企业的经济效益。     

自由飞行空间机器人电联试实验平台的研制

为检验自由飞行空间机器人(FFSR)系统各个部件电接口传递信息的正确性及系统在轨执行任务的能力,采用数值模拟方法,通过软硬件结合的方式建立了FFSR电联试实验平台.该平台主要由主控计算机、主机系统、虚拟关节、虚拟视觉等4个功能模块组成.在此平台基础上建立了基于视觉反馈的机械臂运动控制算法和电机三环控制模型.该平台可用于对实际FFSR系统的数值仿真.对电联试实验平台的测试结果表明,该平台能够很好地完成对实际机器人系统通讯能力的模拟测试及系统控制算法的仿真验证.     

Delta并联机器人的运动学分析及虚拟样机仿真

并联机器人具有高速高加速的优势,作为末端执行器极大提高了操作效率,在自动化生成线中具有广阔的应用前景。本文对典型的三自由度Delta并联机器人的结构进行了优化,建立了运动学反解模型,基于该模型对Delta机器人的工作空间进行了研究。此外,基于ADAMS搭建了虚拟仿真平台,对Delta并联机器人在作螺旋线运动时驱动臂的角速度、角加速度以及驱动电机的转矩和功率进行了研究,为电机选型和动力学优化提供了依据。     

机器人系统中操作环境动力学模型研究

研究了机器人操作环境的动力学模型,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的机器人系统中环境非线性动力学模型新的建立方法,阐述了其建模机理和算法.结果表明,采用RBF神经网络对机器人系统中的操作环境建模比用BP神经网络有更高的精度,其网络训练速度也大大快于BP神经网络.     

多功能六足轮腿式机器人设计

本文通过模拟足形昆虫腿结构,并且结合轮式机器人的特点,设计了一种多功能轮腿式六足机器人。该机器人具有足式行走和轮式行走两种方式,提高了机器人的运动效率;机器人两个足可以转换为操作臂,并设计了操作臂末端夹持器,实现对物体的夹取。对机器人电子控制系统进行了设计,并通过增添多种外围设备丰富机器人的功能。     

一类柔性机器人装配系统的优化调度

研究了印刷电路板柔性机器人装配系统的中的优化调度问题,该系统中的机器人都具有一定的柔性,因而某些装配操作可由不同的机器人来完成,且所需装配时间也可以不同。本文针对这类机器人装配系统,采用一种新算法,以解决此类系统的优化调度问题,并通过算例验证了该逄法的有效性。     

漂浮基双臂空间机器人惯性空间轨迹跟踪的拟增广自适应控制

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人系统的自适应控制问题。为了克服空间机器人系统动量及动量矩守恒关系的引入,使得系统动力学方程关于系统惯性参数呈非线性关系,给控制系统设计带来的困难,漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程被表示为欠驱动形式。其优点在于,相应的控制系统状态方程保持了惯常的关于系统惯性参数的线性性质。以此为基础,并借助于增广变量法,通过恰当地虚拟扩展系统的控制输入与输出,成功地克服了漂浮基双臂空间机器人系统自适应控制方案设计的难点,针对双臂空间机器人两个末端抓手持有载荷参数均未知的情况,设计了漂浮基双臂空间机器人两个末端抓手惯性空间轨迹跟踪的拟增广自适应控制方案。通过系统数值仿真,证实了上述控制方法的有效性。