机器人多指操作的抓取力分析和实时优化

在非线性摩擦锥约束转换为对称矩阵正定线性约束的基础上,首先将抓取力摩擦锥约束进一步转换为线性矩阵不等式约束,使抓取力封闭判别问题转化为带线性矩阵不等式约束的可行解问题,完成抓取的力封闭条件判别,然后根据摩擦锥的正定线性约束矩阵和抓取力平衡约束矩阵的分块特性和稀疏特性,实现多指滚动操作实时抓取力优化计算.最后在多指手实验平台上实现并验证了算法.     

多边形对象四指抓取规划方法

利用瞬心三角形概念和性质表示平面四指抓取的形封闭性,建立平面四指抓取方案的形封闭性的判别方法,建立四条边界上是否存在形封闭的抓取接触点位置的判断方法。研究了多边形对象的四条抓取边界上的手指接触位置分布的自动规划问题。该方法可以建立满足形封闭条件的四个手指位置的函数关系,为机器人抓取的质量评价提供数学基础。     

多边形对象四指抓取规划方法

利用瞬心三角形概念和性质表示平面四指抓取的形封闭性,建立平面四指抓取方案的形封闭性的判别方法,建立四条边界上是否存在形封闭的抓取接触点位置的判断方法.研究了多边形对象的四条抓取边界上的手指接触位置分布的自动规划问题.该方法可以建立满足形封闭条件的四个手指位置的函数关系,为机器人抓取的质量评价提供数学基础.     

机器人多指手抓取运动学研究综述

对国内外在机器人多指手抓取运动分析研究领域取得的进展及研究现状进行了综述。介绍了常用的抓取模型,分析了接触构形的力封闭与形封闭性及判别条件和抓取质量主要评价指标,归纳了抓取规划和接触力求解的典型方法。指出了多指手抓取运动学方面有待进一步研究的问题。     

重载夹持装置接触力的封闭性

对钳口欠约束的重载锻造操作机夹持机构的结构特点进行分析,指出重载夹持装置夹持接触力的封闭性及优化计算的重要性和困难性。在比较分析重载夹持操作和多指手抓取作业的力封闭性特点基础上,将重载夹持装置的钳口与锻件接触界面之间复杂的分布式动接触作用等效为接触约束区合成的集中力的摩擦点接触模型,基于BUSS等发现的摩擦点约束与正定对称矩阵的等价性,研究重载夹持装置的力封闭性判别方法。结合重载夹持接触的特点,对动态作业过程中满足力封闭条件的夹持接触界面的等效合力接触点位置进行搜索,并采用线性约束梯度流的迭代优化算法实现对钳口接触力的优化和所需最优夹紧力的计算。仿真和试验结果的比较分析表明计算方法的有效性。     

综合重力的稳定抓取分析及其应用

稳定抓取物体是机器人研究中的重要研究课题。本文借助部分力封闭理论，将重力作为接触力，给出了刚体平衡方程与部分力封闭间的关系，得到了相对较弱的物体稳定抓取条件。文中结论对控制机器人并行手爪稳定抓取移动物体有普遍意义。     

综合重力的部分形封闭抓取稳定研究

稳定抓取物体是机器人研究中的重要研究方向。在部分形封闭理论分析的基础上,将重力作为接触力,给出了力封闭与刚体平衡方程间的关系,得到了相对较弱的稳定抓取条件。     

机器人轴孔装配状态的分析

利用旋量理论和虚功法对机器人装配过程点接触、面接触的力约束进行理论分析。以轴孔装配为例 ,得出了判断接触状态的条件 ,并设计了仿真算法。从分析中可以看出 ,旋量法比常规的几何方法简洁 ,可用来分析接触状态     

基于PointNet++的机器人抓取姿态估计北大核心CSCD

为解决在无约束、部分遮挡的场景下对部分遮挡的物体生成可靠抓取姿态的问题,基于PointNet++网络改进了一种抓取姿态估计算法,该算法可直接从目标点云中生成二指夹具的抓取姿态。由于该算法降低了抓取姿态的维度,将抓取的7自由度问题转变成4自由度问题处理,从而简化学习的过程加快了学习速度。实验结果表明:该算法在无约束、部分遮挡的场景中,能够生成有效的抓取姿态,且较Contact-GraspNet算法成功抓取率提升了约12%,能够应用于家用机器人的抓取任务。     

基于有限元的柔性手指运动及动力特性分析

柔性驱动器是柔性机器人研究的方向之一,文中设计了一种具有充分柔顺性和安全性的柔性灵巧手指。应用有限元和试验的方法分析了柔性灵巧手指的指尖运动学特性,基于ANSYS有限元软件分析了柔性灵巧手指多点接触抓取过程模型、指尖力输出特性及工作过程的稳定性。为柔性灵巧手指在机器人多指灵巧手中的应用研究奠定相关理论及技术基础。     

机器人多指手及其抓取机制的研究进展

对国内外在机器人多指手样机研制和抓取机制领域所取得的最新进展及研究现状进行综述.介绍国内外机器人多指手的样机模型和最新研制进展,提出今后多指手研究发展方向及必然趋势.归纳多指手在抓取机制方面的典型研究方法,总结抓取力封闭性与形封闭性的研究成果及存在的不足,指出在多指手研究方面有待进一步解决的问题.     

基于蚁群算法的Tripod机器人路径优化研究

为提高基于视觉的抓取机器人在多目标、多约束情况下控制效率,以Tripod机器人为模型,提出带有约束矩阵的蚁群算法,使其在满足控制要求的情况下求解出机器人抓取的最优路径。首先,通过图像矫正、阈值分割和特征提取等图像处理方法,得到物体的位置、颜色等信息;接着,按照有约束旅行商问题建立模型,构造运动和颜色约束矩阵;最后,在LabVIEW中采用蚁群算法求解最优路径,并将控制方案传输到机器人控制系统中,使其按照最优路径自动完成抓取过程。实验结果表明,该方法在完成抓取任务的同时,缩短了机器人运动路径,对实际生产中工业机器人智能抓取具有指导意义。     

高适应性3指变位机械手爪的设计与研究

随着机器人在农业和物流等行业的广泛应用,抓取对象形状和体积呈多样化,对机器人的末端执行器即机械手爪的适应性提出更高要求。针对该问题,文中基于欠驱动的方式设计了一种具有高适应性功能的3指变位机械手爪。首先,建立3指机械手的三维模型,分析其平夹和包络抓取两种抓取模式;其次,对该结构进行力学分析包括弹簧的力学分析和手指的力学分析;最后,进行3指机械手样机加工研制和试验。试验结果表明：该机械手爪能够针对不同的物体实现稳定抓取,适应性高。     

基于三维检测网络的机器人抓取方法

机器人抓取任务中面对的是不同形状和大小的物体,而散落在场景中的物体会有不同的姿态和位置,这对机器人抓取中计算物体位姿任务提出了较高的挑战。针对于此,本文设计了一种基于三维目标检测的机器人抓取方法,弥补了基于二维图像识别引导机器人抓取任务中对视角要求较高的缺陷。首先,设计了一种卷积神经网络在RGB图像中识别物体,并回归出物体三维包围盒、物体中心点;其次,提出一种计算机器人抓取物体最佳姿势的策略;最后,控制机器人进行抓取。在实际场景中,使用本文设计的三维检测网络,三维目标检测精度达到88%,抓取成功率达到94%。综上所述,本文设计的系统能有效找到机器人合适的抓取姿势,提高抓取成功率,满足更高的抓取任务要求。     

多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析

针对机器人末端执行器机械手多功能化的需求,提出了一种多模式抓取欠驱动手.该机械手基于欠驱动理论,解决了传统复合欠驱动手存在的结构复杂、控制元件多、适应能力不强等缺点.介绍了多模式抓取欠驱动机械手的结构组成和运动过程,建立了欠驱动手的数学模型;根据几何关系对机械手进行运动分析与适应性分析,并求得机械手抓取的参数范围;在不同的抓取模式下,分别对机械手进行受力分析,利用虚功原理,计算出理论输出力.虚拟样机仿真实验表明,该机械手无需安装受力传感器及复杂的控制系统,可实现平夹和包络两种抓取模式,验证了设计的可行性.     

关节式履带机器人爬楼梯动态稳定性分析

针对关节式履带机器人攀爬楼梯的动态稳定性问题,提出一种关节式履带机器人与楼梯台阶一点、两点或多点接触的动态稳定性准则判别方法。通过对机器人攀爬楼梯障碍过程的分析,考虑机器人的动作规划、质心惯性力、驱动轮和摆臂轮的惯性力矩、履带棱对楼梯接触作用的影响,建立越障关键姿态的动力学方程。基于机器人爬楼梯的不滑移充分必要条件,结合机器人坐标系中等效牵引力与等效支撑力的比值和履带与楼梯静摩擦因数之间的关系,得到在攀爬楼梯过程中机器人与楼梯台阶一点、两点、三点接触作用的动态稳定性判别准则,结果表明在爬楼梯过程中机器人与楼梯台阶两点、三点接触时易处于不稳定状态,数值仿真结果验证了该方法的有效性,为关节式履带机器人的动态稳定性判断提供理论依据。     

车丝机视觉机器人上下料系统仿真设计

以石油套管接箍车丝机视觉机器人上下料系统为研究对象,利用UG和RobotStudio软件建立了接箍车丝机视觉机器人自动上下料系统仿真模型.利用Halcon图像处理软件对抓取工件进行中心定位,并开发了人机交互界面.设计了机器人专用上下料夹具,创建系统Smart动态组件,添加了I/O信号实现设备通讯.编写机器人离线仿真程序,完成机器人柔性上下料系统仿真和优化.仿真结果表明,设计的仿真系统实现了机器人视觉精准抓取工件柔性上下料功能.     

雄克Powerball轻型机器人手臂获2013红点产品设计奖

<正>2013年3月22日,作为精密夹具和自动化抓取系统领航者的德国雄克公司热烈庆祝Powerball轻型机器人手臂LWA 4P荣获2013产品设计红点奖。今年的红点奖提交申请的行业领域非常广,共有来自19大类别的4662项提名,而独特设计的轻量型机器人手臂征服了现场37名专家组成的评审团,从众多设计作品中脱颖而出。此款轻型机器人手臂LWA4P从第一个关节至最末端的抓取机构都采用紧凑型设计,柔性度很高,既可用于固定场合也可实现移动式抓取,不管是在服务型机器人     

轴承外圈多工序加工机器人自动上/下料系统设计及应用

针对工业机器人上/下料在数控机床加工中存在的改造成本高、结构复杂、生产效率提升不明显和适应性单一等问题,设计了面向轴承外圈多工序交叉组合加工的机器人自动上/下料系统。根据系统及轴承外圈加工工艺分析,确定了系统的组成、布局及工作流程;采用欧姆龙可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)实现多台设备之间的通信;通过对夹具、原料输送机、过渡滑道和成品滑道等关键机械部件的设计,实现了对多组不同尺寸工件的输送、抓取、翻面、上料和下料等作业。通过对比企业改造前、后实际生产应用,废品率由4‰降为1‰,员工数量由30人降为3人。该系统结构简单、成本低、生产效率高、适应性强,可为机器人上/下料系统在其他产品生产中的应用提供参考。     

机器人平滑抓取移动物体的运动规划方法

结合机器视觉和运动规划方法,对动态环境中移动物体的平滑抓取进行了研究。设计了一种运动物体跟踪算法,能够实现无障碍环境下移动物体的平滑抓取;针对环境中存在动态障碍物的情况,设计了一种基于排斥矢量的动态避障算法,与运动物体跟踪算法相结合,实现了机器人先避障后平滑抓取;基于机器人操作系统（Robot operating system,ROS）框架,在5自由度的KUKA Youbot机械臂平台上实现了无障碍环境下对传送带上物体的平滑抓取,以及动态障碍物环境中的平滑抓取,试验结果验证了所设计算法的优越性。