网络与虚拟现实技术在机器人实验操作中的应用

文章介绍了一个自行研制的机器人系统虚拟操作平台，该系统以广东工业大学FMS实验室的S-700机器人为对象，采用3DSMAX进行三维几何建模，通过VRML和Java编程来实验机器人的虚拟操作。     

步态康复训练机器人人机交互信息感知系统

针对步态康复训练机器人与患者实时交互的需求，研发了获取人机接触力信息的感知系统。利用拉格朗日法建立包含人体主动力的下肢外骨骼机器人动力学模型，并分析患者下肢运动动作意图，为步态康复训练交互控制提供判断依据。在步态康复训练机器人样机系统上进行了静态、动态测量实验及被动/主动康复训练测量实验，结果表明该感知系统能够满足人机接触力的检测精度要求，能在康复训练中获取人体运动意图，这为步态康复训练机器人的智能交互控制策略研究奠定了基础。     

基于互联网的机器人远程实验系统

将互联网技术、机器人远程控制技术和计算机技术有机结合起来，建立了一个基于互联网的机器人远程实验系统。操作者可以在任何时间和任何地点通过互联网来控制和操作机器人臂手集成系统。用户通过互联网可以进行机器人语言的学习、编程及直接控制机器人关节运动，完成一些简单的操作，也可以利用带有力觉和触觉反馈的人机交互设备，在虚拟仿真规划的基础上，完成复杂的操作任务。本系统的建立同时也为有限或贵重设备的共享及异地协同实验研究提供了技术支持。     

机器人计算机辅助运动学设计与仿真系统

本文建立了一个机器人运动学计算机辅助设计与仿真系统，与同类型的其它系统比较，本文侧重于运动学设计与评价，它包括工作空间，姿态空间等提出了建立机器人数据库，奇异曲面计算机自动求解以及机器人运动学性能综合评价的新方法，然后介绍了系统中的一些主要模块。     

机器人控制系统的总体设计及硬件设计

目前，移动机器人具有很大的开发空间。无线控制成为移动机器人必不可少的控制方式。机器人的机械结构决定了移动机器人的功能，由此来确定合适的驱动系统。再利用强抗干扰能力的无线收发一体传输MODEM模块PrR2000芯片，通过机器人的单片机对机器人关节步进电机和驱动电机进行控制，实现了数据的无线传输，来控制机器人的运作。     

AutoLISP在机器人动态仿真和干涉检验中的应用

为了快速实现机器人的运动仿真和干涉检验，充分考虑了现有专业造型系统的特点。采用以AutoCAD为仿真平台，通过开发AutoLISP仿真驱动程序对三维机器人实体进行动态仿真，就能够形象逼真地反映机器人工作运动的全过程，并给出了一个直观而有效的判断机器人碰撞与干涉检验的方法。从实验结果来看，该方法快速、有效。     

面向排爆机器人的虚拟仿真训练系统设计与实现

针对排爆机器人使用和训练的需求,设计并实现了一套排爆机器人虚拟仿真训练系统.首先分析了排爆机器人的常见结构,针对一种通用结构设计的排爆机器人设计了仿真训练系统的结构,并对仿真系统的几何建模、运动模型和碰撞检测进行了分析,最后实现了排爆机器人虚拟仿真训练系统.该系统使操作手能够熟悉并掌握排爆机器人的操作.     

机器人辅助远程手术的研究

介绍了一套自行开发的机器人辅助远程手术平台系统。在阐述平台系统的总体结构基础上，对于医疗图像的压缩和传输、机器人命令传输协议的设计、远程图像的实时传输和播放这三个关键技术进行了探讨。手术平台系统已成功地进行了临床应用。     

多足爬壁机器人步态规划和运动仿真

在多足机器人地面行走步态规划理论的基础上，就多足机器人爬壁运动的两个重要方面进行了较为系统深入的探讨，并取得一些重要的研究进展。     

基于扰动观测器的铆接机器人轨迹跟踪控制

为解决铆接机器人工作时外部干扰造成系统抖震大，轨迹跟踪精度较低问题，设计一种扰动观测器与分数阶滑模控制器组合的自适应控制方法。首先，通过引入时延估计策略建立铆接机器人的局部动力学模型，利用扰动观测器实时观测系统模型所受的可见干扰；其次，针对系统产生的抖震问题，设计分数阶滑模面替代传统滑模控制，采用新型趋近律使系统在切换面上能够连续平稳运动，针对系统所受的不可见干扰，设计自适应策略实现对外部干扰的完全补偿；最后，通过Lyapunov函数证明所设计控制器的有效性。以三自由度机器人进行仿真及实体试验，结果表明，相较于分数阶滑模控制，采用该控制器后机器人各关节的追踪误差峰值分别下降了50%,59%和63%,从而验证了该控制器不仅能有效消除系统所受较大干扰产生的抖震问题，而且提高了铆接机器人作业时的鲁棒性和轨迹跟踪精度。     

一种识别薄板对接接头的视觉方法

对薄板紧密对接接头的识别问题进行了深入的分析，提出了由照明、自适应局部特征提取、全局特征识别和验证融合在一起的视觉识别方法。它克服了电弧光的干扰，识别结果可靠，可以有效地解决薄板紧密对接接头识别这一难题。     

基于立体视觉的机器人焊接遥操作研究

研究了在立体视觉辅助下的机器人焊接遥操作技术.将立体视觉显示技术和机器人遥操作技术相结合,显著提高了焊接遥操作系统的操作性能.自主开发了基于PC的页面交互显示的立体视觉系统,以空间鼠标作为输入机器人控制命令的手控器,精确地控制远端焊接机器人的定位和跟踪焊缝.深入研究了手动跟踪焊缝的控制算法和遥控示教技术,以提高焊接遥操作的灵活性.焊接遥操作在立体视觉辅助下比二维视频监控辅助下跟踪焊缝的精度有大幅度提高,能够遥控示教空间曲线焊缝,系统操作简单,灵活.     

基于Hausdorff距离的工件焊缝接头类型识别

提出了一种以Hausdorff距离为度量准则的工件焊缝接头类型识别方法.通过激光结构光视觉方法,CCD摄像机采集被焊工件焊缝接头的激光图像,并提取出激光条纹中心线.根据焊缝接头图像特点,提出6种焊缝接头条纹形状基准模型.以Hausdorff距离度量激光条纹图形与基准模型库之间的匹配程度,当条纹形状与基准模型的距离具有最小容差时,认为与相对应的焊缝接头类型相匹配.为实现算法加速,采用Hough变换和Hotelling变换来标准化图形,并利用图像特征对搜索空间进行了降维.实验结果验证了该识别方法的有效性.     

激光单目视觉焊缝起始点导引技术

针对弧焊机器人自动化焊接过程中初始焊接位置定位问题,本文提出了一种十字激光单目视觉的两步导引法.首先,找到成像平面上焊缝起始点坐标,以光轴中心为原点,光轴中心与该点的连线为z轴建立新的坐标系,通过求解新旧坐标系之间的旋转矩阵,控制机器人调整摄像机的姿态,使目标点位于摄像机光轴;然后,结合十字激光发生器,控制机器人沿摄像机z轴逐渐向焊缝起始点靠近,直至十字激光交叉点与焊缝起始点重合,即获得焊缝起始点的三维坐标,将该坐标反馈给机器人,控制焊枪运动至焊缝起始点.试验结果表明,该方法能够在保证焊接精确度的情况下实现对焊缝起始点导引.     

采用单目视觉系统的人体三维姿态恢复

提出了至少存在一个点深度值已知的约束条件下,基于单目视觉系统恢复人体三维姿态的方法.该算法简化了CCD相机的标定过程,实现了人体三维姿态的恢复.避免了多目视觉系统在实际应用中对空间和光照等的限制,以及在对应特征点匹配上的弱点.给出了上述方法的实验过程及计算结果,验证了在上述约束条件下基于单目视觉恢复人体三维姿态算法的可行性.     

自主移动机器人视觉信息处理技术研究发展现状

视觉系统是自主移动机器人感知外界环境的主要手段之一.本文介绍了自主移动机器人视觉系统的基本组成以及不同类型的机器人视觉系统的主要特点,并结合自主移动机器人视觉系统的发展趋势,比较详细地介绍了基于 ASIC、DSP、FPGA、视觉芯片等技术的嵌入式视觉信息处理单元的主要特点及研究发展现状.本文最后提出了实现具有较强实用性的自主移动机器人视觉系统所需要解决的高实时性、通用性和适应性等若干关键问题.     

Dissimilar joining of galvanized high-strength steel to aluminum alloy in a zero-gap lap joint configuration by two-pass laser welding

A welding procedure based on using two-pass laser scans is introduced for dissimilar joining of overlapped galvanized high-strength dual-phase (DP) steel DP590 to aluminum alloy (AA) 6061 sheets. The first pass is based on a defocused laser spot that scans across the top of the two overlapped sheets and heats the zinc coating at the faying surface to be melted and partially vaporized, while the second pass is executed with a focused laser spot in order to perform the welding. Completely defect-free galvanized steel to aluminum lap joints were obtained by using this two-pass laser welding procedure. An on-line machine vision system was applied to monitor the keyhole dynamics during the laser welding process. An energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was carried out to determine the atomic percent of zinc, aluminum, and iron in the galvanized steel to aluminum lap joints. Mechanical testing and micro-hardness test were conducted to evaluate the mechanical properties of the galvanized steel to aluminum lap joints. The experimental results showed that the lap joint of galvanized steel to aluminum obtained by the two-pass laser welding approach had a higher failure value than those joints obtained when the zinc at the faying surface was mechanically removed under the same welding speed and laser power.     

立体视觉测量系统的空间分辨力和结构参数设置

立体视觉测量系统的空间分辨力随着物体的空间位置和移动方向的变化而变化,系统的空间分辨力高低在很大程度上会影响整个系统的测量精度。本文根据立体视觉测量系统的成像公式,对整个系统观察范围内的所有空间点的空间分辨力进行了详细分析与计算。结果表明,两个 CCD夹角在 80°~100°时系统的空间分辨力最高,并且 X方向的空间分辨力整体上高于 Y方向, Z方向的空间分辨力变化相对较小,最终的实验结果和仿真结果相吻合,根据系统空间分辨力的分布规律,本文制定出了制出了空间分辨力最优的立体视觉系统的参数设置方案。     

电芯模组激光焊接装配线中原料包装箱智能识别上料龙门装置

目的 电芯模组激光焊接装配线上料单位质量大,存在用时长、效率低、上料精准度低的问题,无法满足装配线48 s持续、稳定、精准上料需求,因此基于机器视觉设计一种原料包装箱智能识别上料龙门装置。方法 采用SolidWorks设计龙门上料装置机械结构;基于工艺流程设计电气控制系统;通过机器视觉检测判定包装箱正反以确保正确供料方向;以第1个包装箱视觉检测位置为基准,确定每层4个包装箱的机械手抓取标定位置,并进行偏差补偿,以确定机械手实际抓取坐标;PLC与视觉装置通过TCP通讯,驱动吸盘准确吸取包装箱至入料口。结果 通过实践测试,龙门装置每包装盒上料速度为24~48 s。结论 系统满足装配线供料效率需求,上料精准度明显提升,节约了人力成本。     

基于生理视觉的计算机图象处理系统

报道了一个基于生理视觉原理的计算机图象处理系统，该系统根据对生理视觉过程的分解，采用了一种含有正反馈回路的分级前注意视觉模型，通过模拟视觉通路中信息传递所经的各种神经网络的感受影响应，对输入图象逐级进行处理，实现了对图象的突发组群和合理分割。对有严重阴影的道路图和ＣＴ扫描图进行处理的结果表明，该系统能够在可变的光照条件下提取出不变的物体边界和特征，估于传统的图象处理和机器视觉系统。