自主式管道清淤机器人的研究

提出了一种自主式管道清淤机器人,介绍了该机器人的工作原理及各组成部分的结构和功能。该机器人采用轮式行走机构和同步带传动机构,蓄电池供电和电机驱动,无线通讯和PLC控制。自主式管道清淤机器人的研究提高了排水管道清淤的效率和管道清淤作业的自动化水平。     

基于模糊逻辑的小型气源定位移动机器人的设计

气源定位的机器人已在有毒气体、火灾征兆、爆炸物探测等应用中广泛使用。为此,设计了基于模糊逻辑的小型气源定位移动机器人。该机器人以Arduino Mega 2560作为嵌入式控制器,并以TGS 2600芯片作为气体传感器。将气体传感器所感测的气体浓度作为模糊逻辑的输入,而用模糊逻辑的输出决定机器人驱动电动机的PWM信号。机器人跟踪的路径取决于机器人左、右电动机的PWM信号。当机器人右边气味浓度高于中间和左边时,模糊逻辑就决定让机器人向右移动。在这种条件下,左边电动机的移动速度高于右边电动机速度,致使机器人就向右移动。实验数据表明,设计的小型机器人具备在室内自主定位气源的能力。     

基于AT89 S52的自主清淤装置控制系统设计

为了克服人工清淤所带来的种种弊端，提出一种新型的自主清淤装置，它以3片AT89S52单片机为控制器，采取“1个上位机＋2个下位机”的控制模式，上位机和下位机之间通过无线串口模块实现信息交互。清淤装置还配有红外避障传感器、光电编码器、红外测距传感器、蓄电池电量检测传感器和荷重传感器等，以实时监测清淤装置的运行状态。实践表明：完善的控制设计使清淤装置在诸如排污沟之类的复杂、恶劣的环境中具有一定的自主作业能力，从而保证清淤装置能够替代人工实现冶金企业排污沟自动清理工作。     

一种新型排水管道机器人研究

结合目前排水管道的清淤现状,分析了国内外的多种清淤方法:绞车清淤法、高压水射流清淤法和水冲清淤法等,其中绞车清淤法是目前国内广泛应用的一种清淤方法。针对这种清淤方法穿缆效率低的缺点,提出了采用新型的排水管道穿缆机器人,可提高绞车清淤作业中的穿缆效率和自动化水平。根据排水管道的特殊作业环境,提出了穿缆机器人的总体方案。     

机器人移动平台二次调节电液驱动及智能控制系统的设计

将二次调节静液传动技术应用到大负载机器人移动平台中,设计了移动平台二次调节电液驱动系统的3种结构。采用智能防倾覆技术、基于CAN总线的通信和控制技术、路径规划及主动避障技术、多传感器信息融合技术等,设计了移动平台的智能控制系统,可实现移动平台的自主控制、自主导航和自主定位,及能量的回收与再利用,减少了移动平台的装机功率。该移动平台适合在野外高速、大负载的工况下工作,承载大、牵引能力强。     

弧焊机器人工作站协同作业研究

采用耦合规划方法,对弧焊机器人/变位机工作站和多机器人焊接工作站的协同作业路径进行规划。利用自主开发的协调路径规划器,构建弧焊机器人工作站仿真模型的驱动函数,完成了马鞍型焊缝和螺旋线焊缝的协同作业仿真实验,验证了协同作业路径规划方法的正确性和可行性。     

平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位

平面自主移动焊接机器人用于在狭小的船舱格子间作业,其焊接初始定位主要依靠人力。但有时工人很难进入纵向空间狭小的格子间,且提起机器人需要克服机器人本身的重力和底座磁吸附力。利用超声波传感器的工作特性,将机器人旋转扫描壁面得到的位置信息,使用最小二乘法拟合出在整个扫描过程中垂直于壁面的时间点,建立机器人边距调整的数学模型,标定单目视觉传感器修正保护距离。结果表明,该系统解决了机器人检测定位初始焊接位置的问题,对于复杂的工作环境有较强的适应性。     

基于模糊控制的自主寻迹机器人研究

通过对自主寻迹机器人进行运动学分析,建立起机器人线速度、角速度与驱动电机速度的关系,设计了前后对称的寻迹传感器阵列,提出用模糊控制算法来进行运动路径的识别。经试验验证,该方法效果良好。     

基于参数自调整模糊控制的轮式自主焊接机器人系统

介绍了一种轮式自主焊接机器人系统,采用汽车原理,在机器人本体上加装快速反应十字滑块,以旋转电孤传感器为焊缝跟踪传感器。阐述了焊缝跟踪参数自调整模糊控制器的工作原理,提出了比例因子和量化因子自动调节的方案和实现方法,介绍了模糊控制器的具体设计步骤和参数自调整模糊控制系统的设计。结果表明,在焊缝跟踪中采用参数自调整模糊控制器可以明显改善系统的性能。     

复合轮式机器人运动控制数学建模与实验研究

针对棉纺车间棉桶搬运更换机械化作业技术要求,改善固定式4轴棉桶搬运机器人(Cotton Barrel Handling Robot,CBHR)的作业局限性,提高CBHR的有效利用率,文章研制了一种以自动导引车(Automatic Guided Vehicle,AGV)作为CBHR安装平台的复合轮式机器人(Composite Wheeled Robot,CWR),实现其作业时行走运动;探讨了复合轮式机器人抗倾覆的必要条件,建立了CWR速度调节与方向纠偏的数学模型。引入驱动电机速度运行控制参量,分析了CWR机器人运动速度、定位精度影响因素与获得稳定运动特性的控制规律;对实验样机运行测试研究表明,文章提出的运行速度调节方法正确,速度调节、定位精度满足作业技术要求。     

应用内置传感器信号的工业机器人末端运动特性检测方法研究

工业机器人作业过程中末端运动特性对加工质量有着重要影响。其关节运动特性在一定程度上决定了机器人末端的运动精度和运动特性。提出一种基于工业机器人内置传感器信号的检测方法。工业机器人关节电机的内置传感器信号能够实时反映关节运动信息,通过关节运动信息可以对机器人末端的运动特性进行检测和评估。经过与球杆仪的对照试验和负载、速度变化对末端运动特性的影响实验,验证了该方法的可行性和有效性,能够方便、快捷地实现工业机器人作业过程中末端运动特性的检测。     

基于多传感器信息融合的输电线路巡检机器人自主越障方法研究

针对550 kV架空输电线路巡检机器人在运行过程中对线上金具识别不稳定及自主越障效率低等问题,基于多传感器信息融合的方法,结合机器人在线越障过程的特点,提出了一种基于多传感器信息融合自主越障方法与策略,并进行了在线自主越障实验。结果表明:以巡线机器人为平台,基于多传感器信息融合的机器人自主越障策略是可行的,提高了机器人越障运动的准确性和灵活性,保证机器人安全可靠的运行。     

小型移动焊接机器人结构设计

针对狭窄空间自动焊接问题,设计了一种小型移动焊接机器人机构.根据机器人结构的运动特点,运用模块化设计方法,把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分.其中,轮式移动平台采用三轮式差速驱动结构形式,底部安装一可调磁吸附力装置,且控制器集成于移动平台上;焊炬调节机构由十字滑块和焊炬连接装置组成,十字滑块由两电机分别驱动,实现焊缝水平和高低方向精确跟踪;电弧传感器采用圆锥摆形式,且与焊枪设计成一体,使用方便.同时,建立机器人运动学方程,并对直角焊缝不同的转弯中心进行分析,确定水平滑块的行程参数,为机器人的焊缝跟踪控制提供参考.结果表明,该机器人机构满足弯曲焊缝跟踪要求,焊接质量良好.     

自主吸尘机器人在非结构性环境下的作业规划

本文主要研究自主吸尘机器人在实际环境下作业规划问题，提出了用电子地图建立模型的方法和通过机器人的自主工作民子地图的学习方式，并结合所要解决的实际问题，提出了基于任务和基于行为相结合的作业规划方法，很好地解决了非结构性环境下的机器人规划的效率和适用性问题，虽然这种方法是在研究自主吸尘机器人的过程中提出的，但也具有一定的普遍意义。     

架空输电线路巡检机器人的空间定位方法研究

提出了一种采用光电传感器为高压巡检机器人沿输电线路进行空间定位的方法.阐述了系统的结构和工作原理,通过合理布局的传感器测头及检测传感器的输出,并采用特定的逻辑算法,即可完成高压巡检机器人驱动轮与导线"对中",实现巡线机器人自主越障.运行实验表明:光电传感器工作可靠,导航方法简单可行,稳定识别精度为0.5mm,满足实际运行要求.     

弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。     

球罐作业机器人机构设计与分析

针对实际球罐作业中工作效率低、工作环境差等问题,提出一种用于球罐内壁作业的双足式爬壁机器人机构。该机构采用并联机构构成腿机构,丝杠滑块驱动,可实现越障、沿壁面匀速运动、转弯等,适用于较大内径范围的球罐作业。介绍了并联式爬壁机器人机构构成及工作原理,阐述了爬壁机器人前进和转弯过程的运动实现,建立了运动学数学模型,得出其位置、速度及加速度的运动学逆解解析形式,为机构设计、控制提供了理论工具。     

基于PLC的对称式爬壁机器人的设计

针对壁面作业的特殊性,爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能,设计了一种气压驱动、真空吸附、灵活移动的对称式爬壁机器人。该机器人主体部分由有机玻璃构成,既可以减少机器人的质量又可以增加机器人的整体刚度;主要部件是气缸和真空吸盘,采用三菱FN系列PLC控制,由X方向和Y方向上的主气缸及Z方向上的副气缸相互配合完成本体移动、吸盘组吸附和脱离及其他辅助功能。通过对机器人的整体控制实现机器人作业,可降低人工工作的劳动强度,防止工人在壁面作业时出现安全事故。     

新的结晶器窄面板驱动方式

德国曼内斯曼德马克公司现推出板坯连铸机用在线双向宽度连续调节的结晶器。这种结晶器的宽度调节是由两个相互独立的分别由三相伺服电动机驱动的可调螺旋斜齿轮传动窄面板移动达到的。可采用三种方式在线调节宽度即自动、人工和计算机调节。窄面板的调节控制装置采用了新的驱动方式。到目前为止,结晶器窄面板的精确定位是由安装在电动机外的电子位置转换系统控制的。这些电子元件受到高温、水蒸气和强腐蚀性氢氟酸的严重威胁,易于损坏。而新的驱动控制装置安装处远离热源,改善了电子元件的工作环境。这种驱动控制装置是由一个称为“解算器”(Resolver)的元     

米线抓取机器人的研制

以某米线厂的米线生产为研究背景,研制出一种具有双臂独立运动的抓取机器人。该机器人主要由执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测传感器组成。介绍了抓取机器人的总体设计方案及工作流程;详细介绍了抓取机构、移动系统和PLC控制系统的结构设计及工作原理。该机器人能与原输送机协同工作,将待捆扎米线从传送带末端的支撑平台搬运至自动捆扎机进行捆扎。结果表明,研制的抓取机器人可减轻工人劳动强度,提高生产效率。