模块化机器人几何误差分析及参数辨识研究

为解决模块化机器人重构后误差的快速补偿问题,对模块化机器人几何误差来源进行分析,将其划分为模块参数误差和模块间装配参数误差.基于指数积公式和齐次变换对关节模块、连杆模块及模块间装配位姿进行数学描述,建立关节-连杆子装配体的实际运动学模型.给出一种基于精密球和外部测量的模块参数及模块间装配参数辨识方法,完成子装配体运动学...     

KUKA工业机器人位姿测量与在线误差补偿

工业机器人因其良好的重复定位精度而被广泛应用于堆垛、搬运、焊接等工业领域,但其绝对定位精度低,限制了其在高精度制造领域的应用。通过构建工业机器人误差测量与在线补偿闭环控制系统,对工业机器人的误差进行在线补偿。该方法综合考虑了几何参数和非几何参数引起的误差,提高了其位姿精度。研究基于KUKA机器人传感器接口(Robot sensor interface,RSI)进行位姿误差补偿的性能。通过研究KUKA机器人末端姿态的表示方式,提出一种基于激光跟踪仪测量工业机器人末端姿态的方法,并设计试验研究机器人在其工作空间的位姿误差特点。对搭建的闭环控制系统进行位姿误差补偿试验验证了该系统的位姿补偿效果。试验结果表明,经过第二次在线误差补偿后,其绝对定位精度由原先的0.628 mm提升到0.087 mm,姿态精度接近0.01°。     

基于激光传感器阵列的绝缘子识别定位方法

为了解决变电站绝缘子自动清扫的识别定位问题,提出一种基于特定分布结构的激光传感器阵列的柱状绝缘子识别定位方法。确定激光传感器阵列空间分布和位姿约束;提出基于竖直同轴传感器阵列测距结果处理绝缘子的检测方法;采用特定位姿变换中同轴传感器阵列记录的传感器测距结果的伞裙半径特征检测方法,提出基于同轴传感器阵列测距差的朝向校对方法,搭建仿真模型完成硬件设计与研制。现场试验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

机械臂全工作空间域非参数约束位姿误差估算

针对机械臂全工作空间域位姿误差估算,提出了非参数化约束的运动学误差综合解算与动态估算方法。基于误差等效微分变量和多关节运动的连杆坐标系误差等效微分变换,构建了机械臂运动学动态非参数化约束的位姿误差模型。将多因素产生末端位姿误差归结为与关节转角变量有关的周期性动态函数变化,实现了机械臂综合误差的动态函数化描述。根据多连杆坐标系关节运动耦合规律,设计了多关节运动空间坐标系位姿在线解耦变换与补偿算法。全工作空间域验证实验中,误差估算值与测量值之间的位置坐标的最大绝对值偏差小于0.01 mm,姿态角的最大绝对值偏差小于0.03°。实验结果表明,该方法可提高机械臂全工作空间域位姿误差估算的精度与可靠性。     

微小磁性零件装配设备自动标定及误差补偿

为了实现微小磁性零件装配设备的精密装配任务,弥补加工误差和安装误差带来的系统精度损失,提出了一套自动标定及误差补偿方法。依照设备布置形式建立了不同模块的坐标系,提取影响装配精度的全部误差参数。根据导轨的位置关系建立了模块之间的运动转换模型,进而推导出基于装配任务的误差补偿模型。以设备中的机器视觉系统作为测量工具,同时设计专用标定板。通过观察各模块运动前后特征点的坐标变化对误差参数进行测量和辨识,并使用粒子群算法对参数进行了全局优化。基于开发的自动标定软件,在装配区域进行了标定和验证实验。实验结果表明,补偿后的系统开环控制精度在6μm以内,满足设备的装配精度需求。该方法为微小零件装配设备提供了自动化、高精度和高效率的标定方案。     

考虑基坐标系误差的机器人运动学标定方法

提出了一种基于机器人几何参数误差与基坐标系位姿误差的六轴串联型机器人误差标定方法.首先基于MD-H方法建立了IRB6700机器人几何参数误差模型,得到机器人连杆几何参数误差到机器人末端位姿误差的映射关系;然后进一步考虑了基坐标系的位姿误差,并建立了考虑基坐标系误差的机器人误差模型;此外,针对传统标定方法操作繁琐、偶然误...     

基于无迹卡尔曼滤波算法的喷涂机器人末端位姿补偿系统

喷涂建筑机器人在进行建图时无法将地面平整度的信息包含在地图中。当机器人按照所建地图运行时,由于地面信息的缺失,喷涂建筑机器人工作末端的喷涂夹具无法与墙面平行。为补偿喷涂夹具相对于墙面之间的位姿误差,提出一种基于无迹卡尔曼滤波的多传感器融合的喷涂夹具位姿补偿方法：以位移测量传感器测得的数据构建夹具位姿的状态方程,以陀螺仪测得的数据构建夹具位姿测量方程;利用无迹卡尔曼滤波算法获得夹具姿态的最优估计并将其传递给机器人,从而实现对喷涂夹具位姿误差的补偿。搭建实验平台验证了误差补偿系统的可行性。实验结果表明,误差补偿后的喷涂夹具相对于墙面之间的角度误差减小至0.005°。     

望远镜面型误差实时测量与补偿研究

为实现大型射电望远镜反射面面型误差实时测量与解耦补偿，满足大口径、高频率射电望远镜对高精度反射面的需求，对望远镜面型误差实时测量与补偿进行了研究。设计了一种基于6SPS型并联机构的面板相对位姿传感器，通过建立数学模型对测量原理进行分析。针对现有主动面调整装置引起的面板误差耦合问题，提出一种6PSS构型调整装置，对安装方式、调整原理进行分析，并建立运动学模型。将面板相对位姿传感器与主动面调整装置相结合，组成反射面精度实时测量与误差解耦补偿系统，建立系统数学模型，通过数值算例验证可行性。     

机器人加工几何误差建模研究:Ⅱ参数辨识与位姿优化

根据所构建的空间运动链,机器人加工几何误差一方面与手眼/工件/工具位姿参数辨识误差有关,另一方面与机器人关节运动学误差与弱刚度变形有关.针对这一问题,研究基于运动学误差补偿的手眼位姿参数辨识、考虑测量缺陷影响的工件位姿参数辨识、基于实际加工曲面误差估计的工具位姿参数辨识等新方法,解决位姿参数辨识精度受限于机器人运动精度、现场测点不封闭/密度不均/高斯噪音、加工抖动/受力变形/回转轴误差等多种因素影响的问题;综合考虑关节运动学误差、弱刚度变形、误差补偿,以整体误差控制为目标,建立加工误差补偿与机器人位姿优化通用模型,可推广应用于法向深度(磨削/铣削)、切向滑移(制孔)、角度倾斜(切边)等多种机器人加工误差控制;完成手眼/工件/工具位姿参数辨识试验、整体误差补偿与机器人加工试验,验证所提方法的有效性.     

基于运动学的质量特性测量误差补偿方法的研究

针对某大尺寸飞行器质量特性测量设备,利用运动学原理对测量结果进行误差补偿,提高其测量精度。根据D-H模型建立机械结构的运动学方程,分析机械结构的几何参数误差对测量结果的影响。在标定几何参数时,对一些能够精准测量得到的参数,忽略其微变化量,在简化标定方程的同时,方便了参数误差的解算。为提高标定效率,利用粒子群(Particle swarm optimization,PSO)算法对标定位姿进行寻优,分析并建立标定姿态与观测指标函数之间的关系,确定当观测指标函数取最大值时对应最优的标定姿态。标定试验结果表明,利用最优标定位姿进行标定可以快速而准确地得到几何参数的误差,进而得到测量位姿误差。分别在补偿位姿误差和未补偿位姿误差的情况下测量标准件的质量特性,测量结果表明补偿后的质心的最大误差减小为原来的10%左右,转动惯量和惯性积的最大误差分别减小为原来的50%和20%。     

Modular microdrop generator

We present the design of a simple, modular, and inexpensive generator for droplets with diameters of 20-150 microm. The instrument is based on piezoelectric pressure injection. Its main components, their functionality, and instructions for reliable operation are described in detail. The option of charging microdrops is also discussed.     

Modular multispeed gearboxes

A method of synthesis of kinematic schemes of gearboxes on the basis of single-type modular mechanisms is presented. If the number of modular mechanisms forming the gearbox is increased, the number of gears increases sharply. Mathematical numerical systems, in which the number of digits is equal to the number of similar modules and the numerals in these digits coincide with the combination of connected control elements and determine the respective gear ratio, are brought into single-valued correspondence with modular kinematic diagrams.     

模块化的工件夹具

工件夹具可能不是生产设备上最有魅力的部分,但对制造来说,它和刀具或机床本身一样重要。采用正确的模块系统同样是最容易的合算投资之一。     

精准地模块化灌装

通常的液体灌装装置对调节面有很高的要求,这是加大生产成本的一个因素。并且,作业时的噪声污染也对工作人员产生了很大的影响。为此,很多液体灌装装置的精准度低且剂量系统的性能欠佳。一个带有数字化智能功能的液体灌装流程能够解决这些弊端。需灌装的容器处于输送装置上的这一环节会产生极大噪声,原因是一个个制动圆盘正处在起始状态,托架是由人工合成材料制成。     

基于模块化机器人原理的动态雕塑品

提出基于模块化机器人原理的动态雕塑品的体系结构。这种动态雕塑品是采用塑料模块(如乐高模块)组装而成。分析了利用乐高模块建立动态雕塑品的计算机实现方法。通过实例验证这种算法的有效性,并以2010年上海世博会吉祥物为例,解释说明这种方法的可行性。     

基于模块矩阵的边缘位置控制系统的模块化产品规划

论述了基于模块矩阵的边缘位置控制系统的模块和模块化产品规划技术，阐明了边缘位置控制系统的产品矩阵、基型模块矩阵和系列化矩阵之间的关系，分析了该系统横、纵模块系列化的本质。