多自由度码垛机械臂抓取位姿控制方法

为解决目前码垛机的机械臂存在抓取位姿控制困难的问题,文章提出一种多自由度码垛机械臂抓取位姿控制方法。先建立机械臂连杆坐标系,然后对抓取任务的执行空间进行分析,设定抓取位置后对抓取操作进行简化,通过控制机械臂的轨迹,实现对机械臂抓取位姿的有效控制。实验结果表明：此方法关节角度误差≤5°,相比两种传统方法缩小了192°和154°。因此,多自由度码垛机械臂抓取位姿控制方法能够较好地控制抓取目标时的位姿,缩短了工作时间,在一定程度上提高机械臂的生产效率。     

基于SURF特征点的包装空间双目视觉定位研究

为便于多自由度的机械臂识别抓取特定包装,对包装外边缘轮廓精确定位,强化机械臂作业系统对包装的外边缘轮廓抓取精度与视觉特征识别.基于双目机器视觉中的SURF特征点的定位,提高检测系统的图像信息收集精度,确定复杂环境下的目标包装物边缘标定核心识别定位要点.在传统单眼视觉的基础上,进行双目视觉SURF特征点的应用建设分析.以...     

自动机械手臂控制系统设计

由于工业方面对于自动化和机械化的推动以及气动技术的某些有利条件,各个行业的生产已经广泛使用六自由度机械臂。本设计以EV-MRobot系列模块化的机器人为开发的对象,来分析和研究六自由机械手臂,以设计控制系统的界面和程序为主要工作目标;通过研究六自由度机械手臂,来分析其构成、控制系统的结构和以此相对应的驱动方法;掌握Visual Studio 2008软件,用MFC设计控制系统的工作界面,具有系统复位、控制指令输入以及手臂实际位置的显示。     

复杂竞赛任务中的自动分拣搬运机器人系统设计

为了实现仓库中多重目标的复杂搬运及堆垛任务,设计了一款光电分拣搬运机器人。该分拣搬运机器人以STM32F103C8T6单片机为主控芯片,采用灰度传感器SEN1595识别地面标识,通过颜色传感器GY-33识别物料颜色;机械臂与末端夹取机构利用PDI-6221MG舵机驱动五自由度小型机械臂,在保持末端处于垂直状态下,平稳抓取物料并存放至搬运车腹部的中心转盘内;仓储分拣机构通过PDI-6225MG-300舵机驱动中心转盘转动至5个档位;采用LV8731细分器控制步进电机MG42S1,驱动车体行进至目标堆垛区域;通过机械臂夹取转盘内的物料,结合堆垛辅助机构完成堆垛任务。在搬运工程赛项实验平台任务中,系统测试成功率达96%,满足使用要求。通过该分拣搬运系统可提高分拣运输自动化、智能化程度,改善物流仓储工作中人工依赖性较高的现状。     

基于模型预测控制的协作焊接双机械臂轨迹跟踪算法

焊接双机械臂协作焊接时,存在从动机械臂对主机械臂末端位置的轨迹跟踪的精确性问题,课题组提出了基于模型预测控制算法的主/从位置协调控制方法。根据所建立的六自由度双机械臂的运动学模型,建立末端位置与关节角度的变换关系以及机械臂的运动预测模型;通过上述模型,对主机械臂采用位置控制方法,并通过从动机械臂末端的三维激光扫描仪测距传感器所获取的主机械臂位置及方向,对从动机械臂采用基于模型预测控制算法的位置控制;根据机械臂关节角度变换旋转运算序列及末端位置的预测模型,通过动态矩阵控制算法,由当前时刻的位置状态及下一时刻位置输入状态对未来某时域内的位置输出状态进行预测,从而实现期望的位置跟踪。最后,采用仿真实验测试来验证该算法的实用有效性,结果表明:从动机械臂末端在有较小超调的情况下快速达到稳态,实现对期望轨迹的跟踪;与传统PID控制算法相比,模型预测控制算法能够更快速、更稳定地达到对期望轨迹的跟踪效果;该算法对期望轨迹的跟踪误差在有小幅波动的情况下可保持在±0. 05 mm之内,在无波动的情况下可迅速趋近于零。基于该算法,从动机械臂可根据主机械臂末端动态位置信息更加有效地实现对期望轨迹的实时跟踪。     

一种基于OV7670视觉系统的类人机器人设计

为解决类人机器人双机械臂抓取目标过程中,存在目标识别不准确、目标识别单一、双机械臂运动不协调等问题,文章设计了一款基于OV7670彩色摄像机视觉系统及高仿真机械臂的类人机器人。通过OV7670和STM32主控模块对图像信息进行采集与处理,使用RGB-SHL颜色空间转换模型提取目标对象的图像特征,产生控制指令,然后将协调控制每一个舵机的运动参数发送给舵机驱动模块,以实现类人机器人识别目标、定位目标、协调运动和精确控制等功能。通过实验验证和参加华北五省(市、自治区)大学生机器人大赛,表明该机器人具有对目标识别准确、协调运动精确可靠的优点。     

基于FPGA的三自由度机械臂并行控制IP核的研究与开发

基于机械臂高度自动化,可靠性强,识别抓取精度高等特点,文章将采用FPGA、K210、三轴步进电机、三自由度机械臂、摄像头等模块设计开发一套三轴并行驱动机械臂,该机械臂可进行物体识别,还可用于流水作业线和个体货仓搬运工作中的三自由度搬运机械臂。将基于K210发送的指定颜色物体坐标数据,从而控制FPGA产生相应不同脉冲宽度(PWM)波形来控制机械臂的稳定运行,实现自动稳定抓取指定物体。     

裱盒粘合装置设计及其关键结构功能分析

为适应礼盒包装多样化的需求,针对目前包装企业的人工流水线生产模式效率低、成本高等问题,设计了裱盒粘合装置。该装置基于流水线生产模式的工序,主要由图像采集单元、喷胶单元、抓取单元以及压合单元等组成。在Matlab中分别进行某产品皮壳的图像处理试验与抓取单元中六自由度吸附机械臂的运动仿真分析。图像处理分析结果得出Canny算子对皮壳图像特征检测的效果更好。运动仿真分析获取了机械臂运动时其各个关节位移、移动速度、加速度等数据的实时变化情况,通过拟合仿真试验中机械臂运动路径与预先设定的运动路径,验证了机械臂运动误差在预期范围内,符合设计需求。     

基于ROS平台的机械臂精确控制研究

针对传统机器人虚拟控制与仿真平台在进行机器人运动控制时控制系统设计工作量大、可移植性差和开发难度高等问题,提出了一种基于开源软件平台(robot operating system,ROS)机械臂运动控制的方法。以六自由度机械臂为研究对象,首先基于ROS平台搭建机械臂控制架构,其次利用RRTconnect(连接性快速拓展随机树)算法对机械臂运动轨迹进行规划,随后分别采用PID控制器和计算力矩控制器控制机械臂沿着规划轨迹运动,最后利用MATLAB软件对机械臂运动过程中各关节的位置、速度等信息进行分析,比较2种控制器控制效果。仿真结果表明利用非线性的计算力矩控制器能够得到比较小的轨迹跟踪误差且控制速度更快。研究表明在ROS平台下,非线性控制器性能更优越。     

机械臂非线性定位方程计算新方法

针对机械臂定位算法中,数值算法计算量大,仿真过程存在累积误差,几何算法通用性不强等问题,以手术机器人六自由度机械臂为研究对象,建立了一组多关节机械臂非线性定位方程组,提出了其基于非线性大范围渐近稳定的求解方法。结果表明该方法既简化运算,又有利于物理实现,为机械臂高速、准确运动提供了基础,实验表明该算法适用多关节的移动机械臂的非线性定位方程的求解,有较高的求解精度和收敛速度。     

基于改进遗传算法的机械臂时间最优轨迹规划

机械臂的时间最优轨迹规划是指机械臂的末端关节在从初始位置到给定位置过程中,所花时间最短的轨迹规划。文章以七自由度机械臂为研究对象,在用三次多项式规划出机械臂运动轨迹的前提下,拟采用改进遗传算法的方法,用浮点编码和设计适应度函数,生成满足约束条件的初始种群,然后不断迭代直到满足算法终止条件为止,对机械臂的运动轨迹进行时间上的优化,通过将机械臂在全局寻优的方法,找到时间最短的方案。     

双臂拉伸铺展皮革的方法设计与算法实现

为推动皮革工业的智能化发展，解决皮革加工过程中自动拉伸铺展的难题，提出了一种皮革拉伸铺展的方法，并设计出了检测抓取点的算法。该算法利用视觉识别技术获取皮革的图像信息，通过Harris角点检测算法确定抓取拉伸点后，使用双机械臂协同作业进行皮革的拉伸和铺展。视觉传感器获得皮革的图像信息后，首先利用边缘识别和角点检测算法获取皮革的两个角点，通过双机械臂抓取两个角点将皮革初步铺展在绷板上，然后根据皮革的颜色差异展开重叠的皮革，从而实现皮革的完全铺展。最后，通过实验验证所提出方法的有效性。     

食品分拣机器人动力学仿真

针对六自由度关节式食品分拣机器人的结构特点,运用拉格朗日法对所设计的机器人进行动力学分析。建立机器人的虚拟样机模型,并在ADAMS中对其进行刚体动力学仿真,得到各关节角度、角速度、角加速度、力矩以及功率曲线,发现该机器人具有较好的运动稳定性以及动态响应性,可为电机选型提供理论依据。采用SimDesigner,对所设计的机器人进行刚柔耦合动力学仿真,结果表明机械臂设计合理,可为食品分拣机器人的设计与改进提供指导。     

机械臂运动规划设计及仿真研究

机械臂在工业生产中具有灵活、高效的优势,可替代人工完成具有重复性的劳动过程。机械臂工作效率自主识别以及运动规划设计仿真研究对于提升机械臂工作精准性、提高机械臂应用整体效率有重要作用。通过文献研究与总结分析可知,现阶段机械臂运动规划设计与仿真研究要点主要包括:把握机械臂轨迹规划要点、基于运动约束条件研究最优时间轨迹规划、以规避障碍路径为目标进行机械臂运动规划研究。文章以此为基础,进一步完成机械臂视觉伺服控制系统仿真分析,为保证机械臂运动轨迹,规划设计有效性,提升机械臂应用功能发挥质量提供支持。     

基于目标识别模块的新型机械臂结构

为加强机械臂在工作空间上的整体可操作性,优化机械臂兼容目标识别模块的整体机械机构,设计了基于目标识别模块的新型机械臂结构。该机械结构在原有的五自由度机械臂的基础上,提出了目标识别模块结构的优化办法。为避免机械臂与目标识别模块的互相干扰,提高工作效率,采用具有创新型的机械结构与目标识别算法,可以有效地提高机械臂的可操作性。     

多光谱颜色复制技术应用研究

对于颜色再现的评价存在着许多种理论.其中,英国著名的色彩专家亨特,通过对各种因素的综合分析,将颜色再现分为六种类型:光谱颜色再现、色度颜色再现、正确颜色再现、等价颜色再现、对应颜色再现以及喜好颜色再现. 传统的颜色复制方式,虽然成功地实现了色度颜色再现及正确颜色再现两种方式,但由于其基于同色异谱的本质特性,无法实现颜色的无条件再现,即光谱颜色再现.而多光谱颜色复制技术采用的是多基色成像方法,通过增大颜色复制的自由度从而增大了颜色色域.     

三自由度索绪机械臂设计与试验

为解决目前纤维检验机构使用的索绪装置因长时间使用导致维修困难、无法调节运动速度和轨迹的问题,设计了一种三自由度索绪机械臂。首先,设计了索绪机械臂的机械结构,机械臂由提升关节、摆动关节、旋转关节和末端执行器组成,3个旋转关节对应3个自由度;其次,根据D-H法建立机械臂的运动学模型,求得运动学方程的正解,并运用拉格朗日功能平衡法进行动力学分析;然后,使用ADAMS进行动力学仿真,得到关节电动机所需的力矩值;最后,设计系统控制方案,搭建索绪机械臂试验样机进行功能测试。测试结果表明,该机械臂可根据现场情况调节运动速度和轨迹,为索绪装置的结构改进提供了一种新思路。     

轻型柔性抓纱机械臂的结构设计与误差补偿

自动换纱是纺织企业智慧车间的重要环节,为了提高织布车间纬纱筒子更换效率,机械臂采用轻型碳纤维材料,本文对抓纱机械臂进行3D建模,设计了一个五自由度抓纱机械臂和三指式末端执行器.提出了一种轻型柔性抓纱机械臂的误差模型,其中连杆的柔性误差对抓取的精度有较大的影响,通过有限元分析软件得出连杆的静力学仿真,并对比柔性机械臂模型...     

林间自装卸拖车机械臂运动仿真分析

机械臂是林间自装卸拖车的重要组成部分,机械臂工作的稳定性直接决定着林间自装卸拖车的整机性能。本文利用Solidworks2012对机械臂进行三维建模并完成整机装配,并在ADAMS软件中,对各个铰接点和液压缸添加约束,然后对机械臂进行动态仿真分析。在ADAMS仿真过程中,通过对液压油缸添加驱动函数,模拟了机械臂的一次装卸过程,得出了机械臂上重要铰接点的受力曲线图,并为后续研究工作提供理论依据。     

基于颜色特征的筒纱分拣机器人识别定位方法

针对筒纱分拣机器人作业目标的表面纹理复杂、位置随机摆放等干扰因素的问题,课题组提出了基于颜色特征的筒纱识别定位方法。构建了具有视觉感知的4自由度DOBOT筒纱分拣机器人系统,通过视觉系统获取筒纱多目标的图像,采用对图像进行预处理的算法来提高分拣目标的对比度;将作业目标由RGB空间转换到HSV颜色空间,提取各分量的颜色特征,采用区域生长法对不同颜色的多目标区域进行提取;建立基于图像信息的形心坐标,对各目标区域的连通域进行定位。实验结果表明:该方法能够实现对不同颜色的作业目标的识别与定位,并在分拣机器人的手眼标定的基础上,实现了对不同颜色的作业目标进行分拣。