采用柔顺手腕(MICCW)的机器人装配作业实验系统

机器人装配对于柔性装配自动化具有广阔的前途,但由于机器人手付的定位精度低,装配零件尺寸的变化问题,直接采用现有工业机器人来实现装配作业是困难的。本文介绍了研制的采用机械阻抗可控制柔顺手腕的机器人装配作业实验系统,柔顺手腕是一种定位误差补偿装置,能够克服上述存在的问题,实现精密机械零件的装配作业。     

自动粘贴双面胶机器人的系统设计与性能分析

根据工厂双面胶粘贴自动化作业需求,设计了一套自动粘贴双面胶机器人,并对自动粘贴双面胶机器人的硬件结构和控制系统原理进行分析,研究了双面胶自动粘贴机构以及机器人自动粘贴的控制方法,阐述了自动粘贴双面胶的工作流程,最后对机器人自动粘贴双面胶操作进行试验,结果表明该机器人重复定位精度为±0.9mm,直线度精度为1.04mm/100mm。     

新型传感器提供安全人机交互

确保人机交互的安全,需要能够实现在一个直接接触的环境中,安全交互的新技术和新附加装置。为此,除了在机器人上安装防止与工作人员发生冲突和碰撞的检测装置外,还采用了作业环境临控机器人与工作人员冲突碰撞力的监测装置。     

机器人柔顺力控装置研究

机器人自动化抛光过程中,工具与工件间的接触力控制尤为重要.基于主动柔顺控制的原理,提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法.进行了系统的结构设计和动力学建模,基于BP神经网络PID算法,设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略.最后进行力控跟踪实验,实验结果表明,柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定...     

6R机器人重复定位精度的研究及仿真

现代工业机器人普遍具有较高的重复定位精度,但是机器人的绝对定位精度比较低,现在市场上还没有机器人绝对定位精度的参考标准,机器人厂商一般给出的都是机器人重复性定位精度。机器人具有良好的重复定位精度是机器人具有精确绝对定位精度的基础。以GR625机器人为例,以伺服电机编码器分辨率和机器人D-H为影响因素,建立其重复定位精度数学模型,并通过Matlab数值仿真计算,得出结论:机器人前三轴的电机控制精度对重复定位精度影响较大,而后三轴对重复定位精度影响较小;D-H参数中d4和a2的大小对重复定位精度影响最大,其余尺寸影响较小。对机器人本体精度设计以及零部件制造公差要求,零部件装配公差要求具有重要的参考意义。     

复杂线路环境下带电作业机器人绝缘系统的研究

为了提高带电作业的自动化水平和安全性,减轻操作人员的劳动强度和强电磁场对操作人员的人身威胁,研究了复杂线路环境下带电作业机器人绝缘防护系统的设计原理及方法,对系统进行了交流耐压试验和交流泄漏电流试验,试验结果表明带电作业机器人绝缘系统完全满足绝缘要求,系统安全可靠。     

基于滑膜控制的井下巡检机器人运动控制系统设计

随着煤矿生产自动化水平的提高,井下巡检机器人将逐渐替代人工巡检成为矿山生产巡检的新手段。该文研究了井下巡检机器人运动控制系统,以意法半导体STM32F429IGT6控制芯片最小系统为基础,设计了本安电源供电电路及电机驱动系统电路,保证了系统供电的安全性,实现了机器人在巡检过程中能够长期处于安全稳定运动状态下。该设计引入新型趋近律的滑膜控制算法作为运动控制系统电机控制策略,通过建立基于滑膜控制器的电机调速控制模型进行仿真验证,获得了良好的控制性能。     

震后救援机器人结构设计

为完成特殊环境下的救援任务,设计可变距履带式救援机器人。提出新型可变距结构方案,使救援机器人复杂环境适应能力得到提高。该变距结构能够确保左右轮同步等速撑开,使其能够顺利通过狭窄空间。设计出新式履带行走机构,增强整车行驶平稳性和安全性,减少恶劣的环境对机器人带来的影响。设计救援物资储运装置,灵活地实现救援物资的搬运和输送。     

面向航电操纵杆的检测装置设计及柔性控制算法

在自动化航电联调联试检测系统中，为解决航电系统操纵杆在自动化检测中存在环境复杂、开关密集紧凑和待检测方位较多等问题，设计了基于电动气动联合方案的操纵杆检测装置，并提出了基于转矩观测器的柔性控制方法，以检测航电系统中操纵杆上的多方位开关。操纵杆检测装置的设计通过电机与气缸的有效组合，可以在紧凑的环境中完成操纵杆上四方位拨杆、八方位按钮等开关全部功能的检测。此外，针对操纵杆检测装置建立机器人关节动力学模型，引入永磁同步电机模型、动态LuGre摩擦模型和关节刚度模型，基于广义动量观测关节力矩并实现柔性控制。通过在模拟平台和实际联调环境下进行参数辨识和开关操作实验，证明了该操纵杆检测装置及控制算法能够有效检测操纵杆，并提高了开关检测的安全性和效率。     

震后救援机器人结构设计北大核心

为完成特殊环境下的救援任务,设计可变距履带式救援机器人。提出新型可变距结构方案,使救援机器人复杂环境适应能力得到提高。该变距结构能够确保左右轮同步等速撑开,使其能够顺利通过狭窄空间。设计出新式履带行走机构,增强整车行驶平稳性和安全性,减少恶劣的环境对机器人带来的影响。设计救援物资储运装置,灵活地实现救援物资的搬运和输送。     

空间机器人捕获航天器操作的避撞柔顺无源神经网络H∞控制

研究了空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击破坏的避撞柔顺控制问题。为此在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺机构--旋转型串联弹性执行器(RSEA),可通过其内置弹簧的变形来吸收捕获过程目标航天器对空间机器人关节产生的冲击能量;结合所设计的开、关机控制策略可保证关节冲击力矩受限在安全范围内。首先利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的分体系统动力学模型;之后,结合冲量定理、系统运动几何关系及力的传递规律,建立了捕获后两者形成混合体系统的动力学模型,并计算了碰撞过程的冲击力矩;最后,基于无源性理论提出了一种神经网络鲁棒H∞避撞柔顺控制策略以实现失稳混合体的镇定控制。数值仿真结果表明,配置柔顺空间机器人在捕获碰撞阶段最大可减小61.9%的关节冲击力矩,最小也可减小47.8%;而在镇定运动阶段,各关节冲击力矩均受限在安全范围内,实现了对关节有效地保护。     

增强现实辅助的互认知人机安全交互系统

在现代制造业中,人和机器人的交互共融是制造智能化的焦点问题之一。在人机交互中,机器人对工人的伤害风险是影响安全生产的关键因素。然而,在动态、不确定性的人机交互环境中,目前的人机安全交互系统仍然是基于机器人对环境的感知实现被动避让,缺乏基于互认知的自适应决策。为提高人对环境的认知能力,并增强机器人的自主避让和自适应能力,设计并实现了一种基于可穿戴增强现实技术的互认知人机安全交互系统。其中,可穿戴增强现实设备作为人机交互的媒介,实现机器人的虚实注册和工作环境的虚拟映射,收集人、机器人和作业空间的信息,实时为操作人员和机器人提供互认知辅助。互认知人机安全交互系统从三个方面确保人机安全：根据人机距离的机器人速度控制和安全区域可视化;虚实映射的运动预览和碰撞检测;基于深度强化学习的机器人避障策略。最后,通过搭建原型系统验证了所提出系统设计方法的可行性,以期促进先进人工智能技术与人机交互技术的融合发展,实现人机共融、安全协作。     

重载搬运机器人的动力学仿真及控制系统设计

关节型重载搬运机器人各运动关节动态性能和能量耗散水平直接影响机器人以及运动规划的可达性。以ABB公司生产的IRB460型重载搬运机器人为研究对象,针对其机械本体结构特性,建立重载搬运机器人三维模型。若仅考虑回转轴、大臂和小臂组成的三个自由度,重载搬运机器人系统模型可简化成空间三关节机器人系统模型;依据拉格朗日力学方程建立重载搬运机器人系统动力学模型,利用机械臂逆运动学和五次多项式插值算法完成对多关节机械臂空间轨迹规划。通过动力学仿真分析可知,重载搬运机器人各运动关节的动态性能变化稳定且能量耗散较小,且能够沿着预定轨迹完成PTP模式的运动控制。最后,搭建控制系统仿真实验平台,提出一种重载搬运机器人控制系统模型,实验结果表明,所设计的重载搬运机器人控制系统能够准确、稳定的控制各运动关节运动,验证了各运动关节驱动电动机功率参数选择的合理性,为实际的工业生产应用奠定了理论基础。     

实时专家系统在全自主足球机器人动态避障中的应用

本文在深入研究动态变化环境中全自主足球机器人避障问题的基础上,介绍了实时专家系统在全自主足球机器人动态避障中的应用及实现,以及专家系统对足球机器人避障问题进行分析和描述,通过系统具有实时的对障碍进行判断,产生决策给足球机器人,从而达到避障的目的。     

面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统研究

建立了一种能够用于高空幕墙安装的遥操作系统。为改善幕墙安装机器人的操控性和稳定性,在视觉反馈的基础上加入力反馈,使操作者获得良好的临场感。根据结构不对称的主从机器人系统建立了主从机器人工作空间映射关系,确立了两者的工作空间转换关系。确立了机器人的轨迹规划算法,应用MATLAB进行仿真验证。设计了用于轨迹矫正的模糊PID控制器,能够很好地调节轨迹的偏移。针对系统的各项功能进行了实验,实验表明此系统既能保证安装的位置精度,又能根据从手的受力情况,降低碰撞冲击造成的风险。     

Collision detection in the robot simulation system SMART

All over the world there exist several simulation systems, of varying degrees of sophistication, for robot working cells. These systems can also perform respective operations for the analysis of situations in the robot work cell, such as output of the actual parameters of all joints of the robot, graphic/display options and collision detection algorithms. A systematic analysis of existing robot simulation systems showed that only a very few of them are able to perform a collision test. Although, in the field of computational geometry and computer algebra, there exist several approaches for doing collision checks, most of them seem to be not at a stage at which they can be really implemented or efficiently used. In this paper we describe algorithms for static and dynamic collision detection, and its implementations in the frame of the robot simulation system SMART.     

An ultrasonic collision detection system

Robots in manufacturing are increasingly being called on to do complex tasks that require intelligence beyond merely following a preprogrammed path. In robotic assembling of mechanisms, welding, machine tending and other tasks, sensing enables robots to adapt to their environments. In this research, an ultrasonic collision detection system for an industrial robot was designed, constructed and tested. Two ultrasonic transducers and ranging modules were mounted on the robot wrist to detect and prevent collisions with objects placed in the end effector's path. Experiments were conducted to determine objectto-robot distance as a function of robot speed after the robot had stopped. Two robot motions and two loads were studied. Statistical methods of stopping distance vs. robot speed are presented and will be useful in planning robot tool paths. This ultrasonic collision detection system can be used on stationary and mobile robots, automatic-guided vehicles, and other manufacturing applications.     

智能搬运机器人的设计与实现

为了提高生产效率,研究设计了一种基于STC12C5A60S2单片机控制的的智能搬运机器人。机械部分主要介绍了机器人的手抓、手臂的机械结构的设计; 控制部分系统利用两路光电传感器分别在抓取和放置工件时识别其颜色,通过主控制板输出的PWM信号控制可调速电机按预先设定的路径运行,能够自行判断货物的方位并最终运送到指定位置。并利用ISP下载模块来实现PC机与主控板的程序下载通信。实验证明,设计的智能搬运机器人设计合理,能够实现自动搬运货物的目的。     

Study on a ultra-light dual revolute manipulator with high joint torque

This paper details a study performed on a new proposed twelve degree-of-freedom dual robot arm, which is very light but capable of handling heavy loads. The proposed robot arm has a higher value for the ratio of the load capacity/robot weight than conventional robot arms, which are actuated by motors with speed reducers, such as a harmonic drives, since it adopts a new type of robot actuator based on a closed chain mechanism. Because of the high value of the ratio of the payload capacity/robot weight, it can be used as a robot arm for mobile robots and for walking robots. Analyses of the design scheme and of the mechanism of the joint actuator used for the robot arm are presented. Also, the control system developed for the robot arm is introduced. The superior characteristics of the new proposed robot arm, handling heavy payloads with light weight links compared to industrial robots, are presented through carrying out various payload capacity tests. Since the robot arm is designed with light links, it has some deflections and these deflections of the links are analyzed using the Finite Element Method (FEM). The results of performance tests are presented to check the correctness of the FEM analysis and to demonstrate the actual capability of handling heavy payloads applied to the robot arm.     

搬运机器人运动学仿真系统

本机器人仿真系统是为用于浇铸生产线上的搬运机器人研制的.本文在对搬运机器人结构分析的基础上,简要介绍了搬运机器人运动学仿真系统,分析了搬运机器人的动作过程,并从图形学的角度,对机器人动作过程进行了图形仿真,给出了仿真结果.