基于机器人的柔性电子检具测量系统

针对工业生产中常用的专用实物检具成本高、柔性差、自动化程度低的缺点,提出一种工业机器人柔性电子检具测量系统.以工业机器人为柔性自动化平台,将视觉传感器固定于机器人末端工具上,利用机器人示教功能规划测量路径,通过全局标定技术将局部测量结果统一到全局坐标系中.考虑测量过程中机器人重复定位误差是影响系统整体精度的主要因素之一...     

机器人测量-操作-加工一体化技术研究及其应用

阐述了机器人加工的发展现状与面临的挑战,回顾了机器人测量操作加工一体化所需要的关键技术。以典型的机器人加工过程为例,分析了机器人测量-操作-加工一体化过程中误差的来源,建立了加工误差及其传递模型,并分别计算分析了测量误差、坐标变换误差与机器人执行误差对加工精度的影响。将机器人测量加工一体化方案用于飞机机翼和机身装配垫片的磨削加工,由点云数据得到工业机械臂的加工轨迹和工艺参数规划数据,通过在机械臂末端安装顺应打磨头来消除工件法向的位置误差,实现恒力打磨。实验结果表明,该机器人加工方案能够实现飞机装配垫片的变厚度磨削加工。     

MTi姿态测量系统在机器手抓取中的姿态测量及分析

为了实现对仿人机器人手臂的三维运动姿态进行测量分析,利用MTi姿态测量系统对机器手抓取物体运动姿态的测量,通过对MTi输出的姿态数据进行分析,观察抓取过程中不同的运动姿态,机器手的加速度、角加速度以及在磁场坐标中的位置变化,实现对仿人机器人手臂的抓取物体的三维运动姿态进行测量分析,获取准确的运动姿态方位角。为机器手抓取物体的轨迹规划和提高抓取成功率提供试验基础。     

[制造前沿]机器人测量-操作-加工一体化技术研究及其应用

阐述了机器人加工的发展现状与面临的挑战，回顾了机器人测量操作加工一体化所需要的关键技术。以典型的机器人加工过程为例，分析了机器人测量-操作-加工一体化过程中误差的来源，建立了加工误差及其传递模型，并分别计算分析了测量误差、坐标变换误差与机器人执行误差对加工精度的影响。将机器人测量加工一体化方案用于飞机机翼和机身装配垫片的磨削加工，由点云数据得到工业机械臂的加工轨迹和工艺参数规划数据，通过在机械臂末端安装顺应打磨头来消除工件法向的位置误差，实现恒力打磨。实验结果表明，该机器人加工方案能够实现飞机装配垫片的变厚度磨削加工。     

基于均值学习策略果蝇算法的工业机器人轨迹规划

针对机器人空间轨迹的时间最优规划问题，文中在建立轨迹规划模型的基础上，对果蝇算法(FOA)进行改进，并由此提出基于均值学习策略果蝇算法(MLS-FOA)的机器人轨迹规划方法。相比于FOA,MLS-FOA增加了向种群均值学习的策略，平衡了算法的全局搜索能力和局部搜索能力。机器人轨迹规划实例表明，MLS-FOA能够在位置、速度、加速度满足约束条件的同时，使得运动曲线更为平滑，同时也缩短了机器人的运动时间，提高了运动效率。     

主被动测量机器人轨迹控制的误差分析与补偿

主被动关节臂式测量机器人兼具了柔性测量臂测量灵活和传统机器人可编程的特点.基于Denavit-Hartenberg方法建立了测量机器人的数学模型,根据测量机器人和被测对象自身特点和相互关系对系统中实际存在的各种误差因素进行分析,并引入了轨迹误差传递函数对机器人的轨迹进行了预先补偿,提高了系统的轨迹精度.     

基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划

针对以最短运行时间为目标的工业机器人轨迹规划问题,提出一种基于混沌局部搜索的双种群遗传最优时间轨迹规划算法。首先以各个节点之间的时间间隔之和为优化目标,以各关节的角速度、角加速度和角加加速度为约束条件,利用五次多项式拟合规划的关节空间位置节点模拟机器人的运行轨迹;然后,利用双种群遗传算法全局搜索能力强、进化速度快和混沌算法局部搜索能力强的优点,提出一种基于双种群遗传混沌优化算法的机器人轨迹规划方法,规划最优时间轨迹;最后,以3自由度空间机械臂为例,验证了所提算法能够使机器人末端执行器的运行轨迹平滑且时间最优。该算法应用于机器人轨迹规划可以延长机器人使用寿命,提高生产效率。     

欠驱动机器人最优运动轨迹生成与跟踪控制

以被动关节自由的欠驱动机器人为研究对象,对其最优运动规划与轨迹跟踪控制问题进行研究,控制目标为实现欠驱动机器人关节的任意位置控制.对欠驱动机器人系统的可控性条件进行分析,提出部分稳定规划器的思想,利用遗传算法对建立的适应度函数进行全局优化,得到部分稳定规划器的最优切换顺序.利用变结构控制方法进行反馈控制,实现了期望轨迹的精确跟踪.提出的方法一方面利用遗传算法的全局搜索能力,不必考虑机器人的严格线性化,能够快速、准确地实现路径寻优,且具有很好的稳定性:另一方面采用的变结构控制方法能够对系统干扰及参数变化具有良好的自适应性,因此本方法可以很容易推广到多自由度欠驱动机器人系统控制当中.通过末关节为被动关节的平面3自由度机器人进行仿真,仿真结果证明了方法的有效性.     

冗余度柔性机器人运动规划的末端初始位置规划法

柔性机器人的运动规划是机器人领域的重要课题。本文在分析柔性机器人运动学和动力学特性的基础上 ,提出了一种有效的机器人运动规划新方法—末端初始位置法。这种方法在保证机器人末端轨迹大小、形状、方向不变的条件下 ,通过调节机器人的末端初始位置来规划机器人的关节运动 ,降低机器人末端的弹性变形运动误差。文中给出了一空间 4R柔性机器人的仿真实例 ,结果表明这一方法是简便的、有效的     

一种球形机器人的运动特性分析

本文中的球形机器人是一种新型行走机器人,属于非完整欠驱动系统。它利用两个电机作为动力输入,通过改变配重重心的位置实现了球形机器人沿任意方向的运动。由于已有的研究结果无法使球形机器人的运动控制按照一个系统的运算法则运行,所以本文规划了多种球形机器人的基本运动轨迹。从理论上计算球形机器人按照规划轨迹运动的反解和控制方法,为球形机器人的实验提供了理论依据。     

一种改进的机器人轨迹规划方法

为了提高机器人的工作效率和操作精度,提出了一种改进的多项式插值轨迹规划方法,它可以在满足运动学约束的前提下实现时间和冲击的综合最优。通过确定机器人在操作空间中轨迹的位置序列,由逆运动学运算得到对应的关节空间中的位置序列,且由分段多项式插值构造关节轨迹,采用序列二次规划方法求得最优运行时间,结合关节空间位置序列的运动学参数确定最终的关节轨迹。将该方法用于一种支链嵌套3自由度并联机器人的轨迹规划,证明该轨迹规划方法不仅可以使机器人的运动轨迹平滑,而且有利于减小冲击。     

基于正弦加减速控制算法的工业机器人位姿轨迹规划研究

针对工业机器人位姿轨迹规划时位置轨迹和姿态轨迹在启停阶段存在的不连续问题,提出结合正弦加减速控制算法规划位置轨迹和以单位四元数表示的姿态轨迹,以及对位置轨迹和姿态轨迹进行同步规划处理,得到了基于正弦加减速控制算法的工业机器人位姿轨迹规划算法。在mATLAB环境下对算法进行了仿真验证,结果表明:机器人末端执行器在启停阶段与匀速阶段间能光滑过渡,整个位姿轨迹连续光滑。     

基于八叉树的复杂曲面测量路径规划

针对异形天线罩复杂曲面的测量加工一体化加工方法中,存在测量复杂曲面时测杆与工件易发生干涉,使得数控编程困难的问题,提出了一种复杂曲面测量路径规划方法。该方法将机床测量系统离散为点云数据,通过点云的空间坐标变换来模拟数控测量时测杆与工件的位置关系,同时引入八叉树算法为点云增加拓扑关系,并检测测杆点云与工件点云之间是否发生干涉。最终将无干涉测量状态下的测量系统信息输出为G代码,通过Vericut软件进行轨迹仿真。文中对8 504个测量点进行测量路径规划,结果表明,测量路径均可以避开干涉位置进行有效地测量。该碰撞检测算法可以在满足测量要求的前提下准确地实现复杂曲面的测量路径规划,为复杂曲面的测量方法提供理论指导。     

双机器人时间优化的避碰轨迹规划研究

介绍了一种双机器人时间优化的避碰轨迹规划方法。根据单机器人的已知路径,在具有最大加减速度条件下规划其时间优化轨迹。通过几何建模,利用Euclidean函数表示双机器人间的最短距离,实现了系统的碰撞检测。采用在初始位置延迟最小时间的方法,获得了双机器人时问优化的无碰撞轨迹。最后建立了基于Motoman-UP6的双机器人仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

轻量化汽车焊接机器人视觉测量及焊接轨迹跟踪

分析了轻量化汽车中铝厢车箱体的组成及基本制作工艺,针对其工艺对其焊接机器人系统中的机器人本体、机器视觉定位与检测系统及控制系统进行了研究。根据双目立体视觉理论建立机器人视觉测量模型,运用计算机对视觉测量模型进行仿真求解计算,再用试验的方法进行验证。研究结果表明,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪仿真误差在0.18 mm,仿真误差较小,说明运用双目测量理论的视觉测量模型跟踪精度较高,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪试验误差0.2 mm基本一致,验证视觉测量模型的正确性,仿真及试验焊接轨迹跟踪误差完全满足实际生产需求。该研究为焊接机器人的工程应用及视觉测量技术在机器人轨迹跟踪方面的应用提供了有益的参考和借鉴。     

基于自主视觉足球机器人路径规划的研究

根据自主视觉的足球机器人路径规划的特点，对其在未知动态环境下的路径规划进行了研究，对足球机器人全局定位的信息融合方法、在信息不完全或不确定的情况下对移动机器人的局部路径规划方法进行了探讨，提出了一种利用不确定的位置信息对机器人和目标进行全局定位的位置规划方法。实验证明该方法使机器人的路径规划具有更大的灵活性、快速性，使机器人控制系统具有更好的鲁棒性。     

激光制导测量机器人控制算法研究

激光跟踪测量系统是目前最新型的空间大尺寸坐标测量系统之一,具有精度高、实时快速、动态测量等特点;但在测量大型被测对象时,人工布点及测量过程繁杂,测量效率低,并造成被测对象几何形状变形,严重影响其测量精度.为解决以上问题,提出了新型的"光束运动一光靶跟踪"激光跟踪测量方法,并在此理论基础上,研究激光制导测量机器人技术,研制并开发了一种能够在水平和垂直被测对象表面上运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人.建立了机器人轮式运动学数学模型并对其运动特性进行了分析,给出了机器人位置跟踪控制算法、姿态跟踪控制算法和路径规划算法.通过激光跟踪仪和三坐标测量机对所提出控制算法进行了实验验证,结果证明了该算法的有效性与正确性.     

基于模块智能的自重构机器人描述模型

自重构机器人拓扑结构的描述模型是建立自重构机器人系统和设计变形规划算法的基础。本文提出一种有序定点图及其关联矩阵作为描述模型 ,通过各个模块的局部感知信息来表达全局拓扑 ,可以有效表达整体系统中模块的位置关系、连接关系和失效模块的信息。本文建立描述模型的方法可以应用于各类同构模块化机器人系统     

数字化位置测量系统的信息容量

近十年来,以激光、光栅和感应同步器等为基础的数字化位置测量系统有了很大的发展,它已经由简单的点位测量发展到动态轨迹控制。为了综合地评价数字化位置测量系统,作者引入了信息容量的概念,即把数字化位置测量系统看作是一种通讯系统,考察它在单位时间里所能够传送的信息量。     

可灵活配置的四站式拉线编码器机器人测量系统

针对结构复杂的机器人,在其末端不安装位置传感器情况下分析其动力学性能的问题,研制出了一种可灵活配置的四站式拉线编码器机器人测量系统。提出了一种简单的四站拉线编码器初始位置校准方法,该方法通过现场简单操作即可使用其粒子群算法迭代解算出4个站点之间的初始位置关系,实现了测量前基站位置的任意安放,提高了系统测量的效率;设计了一种灵活、轻巧的拉线导向结构,实现了拉线编码器的任意方向运动,从而实现了测量系统与机器人运动的随动,在不改变机器人原有结构和动力学特性的情况下,方便地获得了机器人的末端位置信息。研究结果表明:四站拉线编码器初始位置校准方法计算精度高、速度快;测量系统配置灵活、轻便,测量效率高,测量精度能够满足工程的需要。