发动机螺栓拧紧综合防错技术研究及应用

发动机装配过程的螺栓拧紧为产品质量的关键过程,根据发动机装配工艺特点和生产线的控制方式,自主开发设计发动机螺栓拧紧综合防错技术,通过柴油螺栓拧紧与自动化设备、机器人、输送线体等多种载体进行数据交互,借助RFID技术和视觉读码技术,采集绑定拧紧数据,实现发动机螺栓拧紧的多方向综合防错功能,最终实现过程监控和从根源上实现拧紧防错的效果.     

冗余度双臂机器人协作策略下实时避障算法

针对冗余度双臂机器人协调操作过程中机械臂本体避障及躲避环境障碍问题,提出了基于冗余机械臂自运动特性的双臂机器人协作策略下实时避障算法。首先,利用障碍物在机械臂连杆上的投影矢量筛选掉不会避碰杆件,再计算可能避碰杆件与障碍物的最短距离;其次,根据双臂协作的运动学约束关系,得到冗余度双臂机器人协调搬运避障的运动学逆解;再次,引入梯度“安全距离”和两个避障因子,实时改变机械臂的避障速度,使机器人末端完成协作任务以及双臂实时自避碰及躲避环境障碍物的任务;最后,利用冗余度双臂机器人进行仿真及实验。结果表明：双臂机器人末端执行器执行协作任务的同时机器人双臂可以躲避障碍物,且各关节运动连续、平稳。     

基于机器视觉的汽车装配协作机器人机械故障图像识别系统

为了避免汽车装配协作机器人故障发现不及时而导致的生产效率低下,设计一种基于机器视觉的汽车装配协作机器人机械故障图像识别系统。以典型机械故障识别系统为基础,建立具有故障图像采集、故障图像处理、故障图像特征提取和故障图像分类四大模块的汽车装配协作机器人机械故障图像识别系统;利用机器视觉技术获取机械故障图像特征,根据Saulola算法实现机械故障图像彩色增强,通过Niblack算法确定协作机器人机械故障节点位置,得到机械故障图像识别系统的机械故障图像分类结果,实现汽车装配协作机器人机械故障图像识别。实验结果表明：该方法识别效果好、识别效率高。     

基于视觉的发动机飞轮机器人拧紧系统CSCD

针对柔性制造的发展为飞轮螺栓拧紧带来的新问题,为了更好地保证发动机飞轮紧固质量,设计提出一种基于视觉的发动机飞轮机器人拧紧系统。该系统采用工业相机检测计算飞轮螺栓的位置,通过机器人带动拧紧轴实现全自动无人作业。伺服电机带动两根拧紧轴自动变换中心距,通过自动套筒工装实现套筒自动切换,该设计满足了不同型号飞轮的混线生产要求,提升了生产效率,提高了装配质量。     

基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法

当前大型星载设备的安装采用人工操作机械臂的方式完成。由于星载设备昂贵,装配过程在半封闭非直视条件下进行,需要多人进行人工观察与口令调整,耗费数小时,装配效率低下。为提升装配效率,实现装配过程的智能化与精准化,提出一种基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法。采用机器学习与双目视觉实现装配体之间的精确位置测量;通过机器人手眼标定完成视觉空间到机器人空间的运动映射;综合分析装配路径的干涉状况,对装配路径进行机器人运动规划;最后通过虚拟现实技术实现装配过程的可视化。整个装配过程可自动完成,装配时间缩短在若干分钟以内。进行了卫星与星载设备的模型装配试验,结果表明装配误差小于0.3 mm,验证了所提方法的有效性。     

视觉与力觉结合的卫星部件机器人装配

针对卫星特殊部件的装配需求,为了使机器人具有适用不同工况的柔性并在卫星多变的装配工况中获得较高的应用效率,本文研究视觉引导与力反馈控制下的机器人装配技术,给出一种视觉与力觉结合的机器人装配方案:在装配孔位安装辅助销钉,通过视觉引导将部件引导至销钉的锥面导向范围内,而后在销钉导向下对机器人采用力反馈控制,实现工件的准确装配到位。采用红外相机结合合作靶标的方式实现稳定地视觉识别与目标定位,设计了探针式测量工具,并给出测量方法,实现了目标点位的柔性便捷测量。给出了一种已知空间对应点对条件下,求位姿变换矩阵及机器人目标位姿的计算方法。采用力/位混合控制方法实现柔顺销钉导向控制。实验结果表明:装配对应孔位的测量匹配误差在2.9 mm以内,机器人在视觉引导下,可以将工件运送至销钉的导向范围内,并在销钉导向及力反馈控制下将工件准确装配到位,力控制阈值为30 N。证明了本文所采用的技术可以满足卫星部件装配的工程实施要求。     

基于视觉的发动机飞轮机器人拧紧系统

针对柔性制造的发展为飞轮螺栓拧紧带来的新问题,为了更好地保证发动机飞轮紧固质量,设计提出一种基于视觉的发动机飞轮机器人拧紧系统。该系统采用工业相机检测计算飞轮螺栓的位置,通过机器人带动拧紧轴实现全自动无人作业。伺服电机带动两根拧紧轴自动变换中心距,通过自动套筒工装实现套筒自动切换,该设计满足了不同型号飞轮的混线生产要求,提升了生产效率,提高了装配质量。     

基于机器视觉的机车齿轮毂全自动双轴拧紧机的设计和应用

设计了基于机器视觉的机车齿轮毂全自动双轴拧紧机,根据拧紧工艺和扭矩控制原理实现对螺栓拧紧力矩的控制;通过丝杠变径机构,实现不同规格齿轮毂螺栓拧紧;利用机器视觉实现螺栓位置的识别以及初始位置的确定;讨论了自动拧紧机控制系统的硬件组成和软件系统配置,并介绍了防错、防漏功能的设计流程。螺栓自动拧紧机可提高装配精度和操作效率,降低工人的劳动强度。     

操作机器人轴孔装配的行为动力学控制策略

将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人轴孔装配中。把轴孔装配过程分为趋向装配目标阶段和装配阶段。在趋向装配目标阶段,分别建立趋向装配目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整体的竞争动力学模型;在装配阶段,建立末端执行器姿态调整动力学模型,并推导了侧向误差计算公式;在整个装配过程,利用宏/微平台和视觉/力觉伺服,对轴进行位姿调整,使其满足装配条件。仿真和试验结果表明:在行为动力学方程的控制下,末端执行器在避开障碍物的同时,安全有效地到达装配目标点,顺利完成轴孔装配,证明方法的有效性。     

6R双臂服务机器人协作空间分析及参数优化

针对双臂机器人协作空间及其机构参数优化问题,以6R双臂服务机器人为研究对象,根据D-H参数求出运动学正解,利用蒙特卡洛法求解双臂各自的工作空间,以协作空间最大为优化目标,求解机械臂机构最优参数,通过MATLAB进行编程对具体运算结果进行验证.结果表明,在一定约束之内,以双臂机器人协作空间最大为目标,优化机构连杆长度和关节范围大小,对双臂服务机器人的设计改进有着重要意义,为后续的双臂协调操作奠定了基础.     

基于过程建模的机器人分阶引导装配方法

针对机器人装配过程难以建立精确的物理模型,导致机器人装配灵活性差、装配成功率低的问题,提出一种基于过程建模的机器人分阶引导装配方法,建立基于装配各阶段的力、力矩、位姿装配过程模型,结合装配状态与机器人执行动作之间的映射,形成机器人装配阶段引导策略.通过在所搭建的KUKA机器人装配平台上进行算法验证表明,装配阶段的识别准确率达到99％以上,分阶引导策略下机器人的装配成功率达到97.2％.     

面向微电机的双机器人协作工作空间分析与计算

为实现双机器人协同装配微电机组件的任务,需要确定双机器人协同装配工作空间。建立双机器人协同装配运动学约束关系,推导协作工作空间的定义,说明协作工作空间与双机器人布局形式的关系;采用蒙特卡洛法计算双机器人工作空间,提出一种基于空间网格划分的方法计算双机器人协作工作空间。在V-REP软件中搭建微电机自动化装配生产线虚拟仿真环境,通过编写LUA脚本计算出双机器人工作空间和协作工作空间,直观地验证了双机器人布局形式的合理性,为实际生产提供理论依据和算法支撑。     

协作机器人辅助的空间展开机构桁架铰链微重力装配

针对大型空间展开机构桁架铰链装配中重力卸载过程复杂、需手工反复调整、装配精度一致性差的难题，提出一种采用协作机器人辅助的桁架铰链微重力装配方法。首先提出协作机器人辅助的微重力装系统架构和工艺流程；然后利用视觉引导结合四元数有界偏差关节路径规划法，实现桁架铰链的快速自动抓取；构建基于D-H法的机器人运动学模型，并利用牛顿—拉夫森迭代法在线补偿位姿误差，提高机器人在桁架铰链装配中的绝对定位精度；最后构建桁架铰链的重力卸载等效模型，并利用基于内环位置控制的机器人阻抗控制方法，实现桁架铰链的自动平稳重力卸载。实验表明，该方法的位姿精度满足桁架铰链装配要求，并可使桁架铰链以临界阻尼形式进行平稳重力卸载，为大型空间展开机构关键组件高精度装配和重力卸载提供理论依据和技术支持。     

基于机器视觉的机器人自动导线焊接

传统的电连接器焊接普遍采用手工作业方式,长时间的焊接会对操作人员造成一定程度的疲劳及损伤,因此,使用工业机器人完成电连接器和多芯导线的自动化焊接是一个重要的研究方向。通过研究电连接器与多芯导线的焊接工艺流程,提出了基于六轴协作机器人和七轴焊锡机器人完成焊接系统方法,重点论述了焊接系统、执行系统、视觉系统、协作焊接等系统的设计要点。通过在协作机器人末端加装视觉系统及智能夹手,引导机器人进行导线的抓取工作。通过拍照电连接器完成特征提取与匹配,驱动智能夹手将导线移至正确引脚位,由焊接机器人进行导线焊接作业,从而实现视觉引导下的自动化焊接,为基于视觉的机器人自动焊接技术提供了技术研究方向和方法支持。     

基于机器视觉的协作机器人装配汽车外饰条的应用

利用光栅传感器结合旋转编码器跟踪双板链输送线上车辆位置,利用激光测距仪引导视觉拍照系统至车辆Y向等距位置,通过视觉系统定位车辆相对协作机器人执行机构的位置。在周边设置稳定光源,不同颜色车辆的差异化图像处理,使定位成功率达到99.8%。协作机器人接收视觉系统X、Z坐标信息,通过力控方式,按设定轨迹完成装配过程。通过验证,该过程轨迹100%覆盖装配点,装配点受力完全满足技术要求。     

一种基于视觉注意机制的刀具检测方法

为了解决视觉引导的机器人加工系统中对目标进行快速、准确检测的问题,将人类视觉选择性注意机制引入机器视觉系统,提出了一种基于轮廓的视觉选择性注意计算模型(SECO模型).该模型通过分离目标、提取边缘、感知轮廓、轮廓显著度竞争、注意焦点选择及转移等策略,实现对目标的检测.实验结果表明,该模型能够实现在复杂场景下对目标进行快速准确的检测,且具有很强的抗干扰能力和较高的计算效率,便于在机器视觉系统中直接应用.     

机器人装配中的视觉引导定位技术研究

机器视觉技术在工业自动化中的应用日趋广泛,在机器人装配过程中应用视觉技术可以提高装配的自动化程度。以花键轴套为研究对象,根据花键区域和非花键区域的明暗区别,采用区域生长的方法对花键区域进行提取。分析确定花键的几何特征点,利用双目测量模型进行三维测量,基于特征点进行图像匹配实现花键的精确定位。根据花键间隙进行花键对准检测,判别花键轴套的对准情况。由相机成像模型确定间隙所在像素区域,并作为检测窗口实现花键的对准。通过实验验证视觉引导定位技术在机器人装配中的可行性。     

欠信息正交视觉装配机器人机械系统研究

为解决机器视觉在零件的自动装配领域三维重构精度不高且计算量大的问题,提出了一种基于正交视觉装配机器人系统。运用了两个工业相机构成正交视觉,将动态视觉问题转化为静态问题,将立体视觉转化为平面视觉;采用三个平移滑台和三个转动自由度的机械臂构成装配机器人的主体,达到了降低装配机器人的控制难度和提高装配机器人的空间到达能力的目的;建立了正交双目视觉模型,演算了零件在两个正交下获取其空间位置和姿态的基本原理;最后通过对执行件末端定位精度的柔性仿真,验证了装配机器人的机械系统的可行性。     

基于PC-Interface的机器人拆卸操作仿真研究

提出一种基于机器视觉的实时拆卸操作规划方法,并通过ABB机器人的PC-Interface接口,实现了机器视觉系统与机器人控制系统的集成。最后通过RobotStudio仿真平台,实现了机器人对废旧产品拆卸操作的实时仿真。     

融合机器视觉与邻近度估计的相似工业设备识别策略研究

由于工业现场设备存在外观相似和部署密集等特点,使得巡检机器人仅依靠机器视觉难以对工业现场的相似设备进行识别,进而影响了自主巡检的准确性和效率。针对上述问题,基于工业物联网的无线信号特征,提出了融合机器视觉与邻近度估计的相似工业设备识别策略。该策略首先通过机器视觉和高效透视N点投影算法估计巡检机器人的初始位姿,进而采用邻近度估计算法实现巡检机器人对邻近工业设备目标的识别。另一方面,该策略还包括了机器人角度校正与位置调整算法,以此保证邻近度估计的精度。实验结果表明,相比于基于机器视觉的传统识别方法,该策略能够在不同设备密度的场景下,提升2%～49%的相似工业设备识别精度,有效地解决巡检机器人对工业现场相似设备的识别问题。