挖掘机器人控制实验研究

在无人操作情况下进行了挖掘机器人的控制系统实验．采用双目立体视觉技术，经过数据处理和相应的算法计算出对象物的体积、相对位置，并根据计算结果由上位机进行轨迹规划和远程监控，下位机驱动行走运动机构完成指定的挖掘任务，从而实现了挖掘机的智能化．此外，通过模型实验验证了该挖掘机器人控制系统的可行性及控制精度等问题，基本实现了预期的挖掘机器人智能控制方案．     

四自由度SCARA机器人控制系统研究

传统的机器人大多采用封闭的体系结构,其缺点是不能适应不同的应用场合,不便于不同软硬件平台移植。基于此,提出一种以Otostudio软件和计算机可编程自动化控制器(CPAC)作为软硬件研究平台的方案,并在该平台上开发SCARA机器人的控制系统,设计开发了一款具有良好开放性、移植性和拓展性的机器人控制系统。本系统利用Otostudio软件编写SCARA控制系统界面及底层运动模块,实现机器人的示教-再现控制,同时使用MATLAB对SCARA机器人的轨迹规划进行了仿真,验证参数设计的合理性。通过示教再现测试,其误差较小,满足控制要求。     

电路板雕刻机的运动控制系统设计

介绍了电路板雕刻机的运动控制系统的特点和规律,系统以3关节直角坐标型机器人为外部结构,基于Visval C＋＋的操做环境,控制核心采用DSP,同时与上位PC机通讯进行控制．对电路板雕刻机中的步进电机实现电气控制,以完成电路板的雕刻过程．     

基于Lab VIEW的平面关节型机器人控制系统的研究

本文就四自由度平面关节型机器人SCARA展开研究。首先,运用三维设计软件完成机器人的整体机械结构设计;其次,在MATLAB环境下对机器人进行基于D-H算法的运动学建模,并借助robotic toolbox进行轨迹规划的运动仿真;最后,在LabVIEW虚拟仿真开发平台下,实现PC与运动控制卡的运动控制系统的设计,以提高控制系统的可操作性。     

工业机器人CP运动指令的设计与实现

在工业机器人运动控制中,加速度影响机器人运动轨迹的柔顺度,优化加速度可以减少轨迹跟踪误差,减少执行器和机械结构的负担.采用六自由度关节型机器人,设计基于加速度优化的直线插补运动和圆弧插补运动CP指令算法,再设计工业机器人直线与直线间以及直线与圆弧间具有光滑过渡的CP指令算法,最后基于设计的算法开发工业机器人控制仿真系统并进行验证.结果表明:所设计的CP指令满足工业机器人的运动控制要求,提高工业机器人运动控制的柔顺性.     

缝合机器人自主规划与协调控制系统设计

为提高复合材料预制件缝合机器人灵活性与加工柔性,应用三维扫描技术对缝合预制件点云数据进行采集,根据接缝特征进行中心线提取并提出一种缝合机器人自主规划算法,完成了机器人位姿矩阵的求解.以自主规划所得机器人位姿矩阵作为缝合工位及缝合姿态,采用西门子PLC设计缝针运动与机器人运动协调控制系统.基于Profibus现场总线通信技术,采用"一主多从"网络控制策略,完成各个设备之间的数据交换,进而达到控制目的.缝合实验结果表明,实际缝合轨迹偏差总体小于1.5 mm,该系统可以满足实际缝合工艺要求.     

基于DSP的GR—Ⅱ机器人控制器

在分析和研究GR－Ⅱ教学机器人原控制器的基础上,设计了1种能在机器人上研究、实现不同轨迹规划方法和控制算法的工于DSP的新型机器人控制器。该控制器以通用PC作为上位计算机,用6个DSP对机器人6个关节运动进行插补计算和伺服控制,采用高速CAN总线进行上位机与下位机之间的通讯,实现上位机和下位机的双速率运行,以适应复杂控制算法对诸 机器人运行性能与精度对高伺服频率的要求。同时,通过软件设计在上位机进行运动学、动力学计算,并据此修正下位机控制算法的PID参数,实现动力学近似补偿。     

挖掘机器人轨迹控制系统

基于常规正铲液压挖掘机,针对特殊环境下机器人挖掘作业的需求,建立了工作装置的运动学模型,研究了基于直线插补的方式进行轨迹规划与PID控制算法以实现机器人运动轨迹规划与控制。     

机器人与双轴变位机协同运动末端速度规划

机器人与变位机协同焊接相贯线工件,路径规划时采用等角度插补后末端焊接线速度不一致。针对该问题提出改进扩展线位移法规划机器人与变位机协同运动的速度。传统扩展线位移法把规划机器人末端线速度转化为规划机器人关节合角速度。机器人与变位机协同速度规划算法将传统扩展线位移法进行改进:1)将6自由度机器人与2自由度变位机看作8自由度的整体,末端位移由8个自由度共同作用产生;2)把等角度插补出的n段局部轨迹(i=1,2,…,n)分别求解对应的合角速度,使n段局部轨迹的协同运动线速度都等于设定线速度设定值。搭建机器人变位机实验平台进行实验,结果表明,改进扩展线位移法规划的合角速度值与实际合角速度值误差不超过1×10~(-6)°/s,可保证等角度插补后的相贯线局部路径焊接线速度一致。     

基于双机器人打磨平台控制系统设计

根据轮毂的结构特点,采用“分类分区”的策略对轮毂不同区域制订打磨方案. 重点对打磨空间受限且打磨轨迹复杂的轮毂孔端面区域,提出一种基于双机器人协作打磨的方案,并对双机器人协作控制系统进行详细地设计与介绍. 采用基于模型设计的方法完成双机器人控制系统的设计与开发,并进行机器人打磨轨迹跟踪和轮毂恒力打磨试验. 试验结果表明:一台dSPACE控制器可以实现双机器人控制,完成打磨轨迹跟踪且打磨接触力误差在±5 N范围内,满足轮毂打磨需求.     

焊接机器人运动学正逆解

为了达到使焊接机器人完成工作任务的目的,通过设立坐标系和建立运动方程对机器人进行运动学分析,解出运动学正解和逆解。利用已求出的转角形成手部的转动,使手部到达所需的焊接位置并满足焊接姿态的要求,通过焊接机器人程序控制完成焊接任务。研究结果表明:利用已求出的转角的转动可使手部到达所需的焊接位置和姿态。     

UCLINUX下自主移动机器人运动系统设计

设计了在嵌入式操作系统UCLINUX下的自主移动机器人运动系统。该系统主控制器采用了ARM7微处理器，操作系统使用UCLINUX，利用脉冲宽度调制（PWM）技术对直流电机转速进行控制。详细介绍了UCLINUX下电机控制器的设备驱动程序设计和移动机器人基本动作的应用程序设计。该系统已经应用于一个移动机器人原型中，能够成功地实现各种动作。     

喷射钢纤维混凝土机器人的研究与实现

该机器人是完成喷射钢纤维混凝土作业的新型机器人。介绍了其整体结构、动作原理。并阐述了机器人液压系统和电控系统的总体设计方案,以及电控系统可靠性设计的实施途径。最后介绍了发明及创新点。实践证明,该机器人具有很高的可靠性和稳定性,完全满足喷钢纤维混凝土工艺要求。     

室外移动机器人遥控系统的设计与实现

室外移动机器人的遥控系统由移动指挥站、移动机器人站、无线通信系统组成.在临场感遥控系统中,需要将移动机器人站摄像头得到的图像经过发射机和天线传送给移动指挥站.为了使得图像的接收效果更好,使用定向天线增强天线增益.定向天线只有在某一个方向上增益最强,定向发送天线固定在该云台上,根据位置和角度信息控制云台转动使得接收天线始终对准目标点.为了增强定向天线的接收效果,设计了自动对中天线云台系统和遥控器.     

一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

An on-line tool path smoothing algorithm for 6R robot manipulator with geometric and dynamic constraints

The tool path smoothness of the industrial robot directly influences the dynamic performance of its motion control. Therefore, it is important to smooth the path that is composed of small linear segments, in order to achieve continuous and smooth movement.This paper uses the FIR filter interpolation method to generate the smooth tool tip position and tool orientation trajectory for robot manipulators with 6 rotational(6R) joints. The geometric smoothness and motion interpolation are achieved in one step.The maximum velocity and acceleration of joints are constrained when calculating the time parameters of the FIR filter. By specially designing the overlapping time at transition corners, the tool tip position and tool orientation deviations are all constrained in the workpiece coordinate system. Considering the complexity of the inverse kinematics of the robot, in order to constrain the velocity and acceleration of robot joints, this paper proposes a simplified method which directly establishes the relationship between joint motion and tool motion through the derivative of joint motion to tool motion without considering the inverse kinematics. Simulation and experiment results show that the algorithm can generate continuous acceleration commands of the tool tip position and tool orientation within the corner error tolerance. The preset velocity and acceleration limitations of six joints are all constrained well. Comparisons with existing algorithms demonstrate advantages of the proposed method.     

Scanner external calibration algorithm based on fixed point in robot remanufacturing system

This paper deals with the scanner exterior calibration algorithm when the scanner is arranged by the robot and the object scanned is fixed on a rotate device in the Robot Remanufacturing System. The method of calibrating the relationship between the scanner coordinate and the robot Tool0, such as the rotation, Rx, Ry, R,, and the transformation X, Y, Z is studied. The data of Tool0 can be directly obtained from the relationship with the robot base-coordinate. So, the coordinate relationship between the scanner coordinate and the robot base coordinate can be easily gotten. This paper explains the basic algorithm theory, computing method, data collecting process and the resulted data in detail. The calibration algorithm is deduced under the orthogonal coordinate.     

基于MATLAB的六轴机械臂运动学分析与验证

针对Hyundai-Hs220型六轴机械臂,采用改进D-H建模法建构机器人关节坐标系,分析并推导了正逆运动学方程,基于MATLAB平台及机器人工具箱在仿真环境下构建机器人模型,分别对正逆运动学方程进行仿真和计算,并验证了运动学方程的正确性。在关节空间内进行轨迹规划的实验,得到了各关节连续平稳的运动曲线,为后续进行轨迹规划控制奠定了理论基础。     

基于神经网络的视觉机器人模糊控制

设计人工神经网络(ANN)替代机器人的图像雅克比矩阵,基于ANN和视觉机器人构成的增广被控对象设计了模糊控制器,组成了基于神经网络和模糊逻辑的机器人视觉伺服控制系统,给出了实验结果.实验表明,该方法简捷、易行、有效.     

基于柔性化工作的可重构机器人系统设计

根据柔性化作业的需要,设计了一种新型的可重构机器人模块系统。先按功能要求对可重构机器人模块进行划分,并设计了各模块相应的机械结构。然后基于可重构机器人的模块特性,设计了单模块的控制系统,并且重构后的机器人控制系统采用分布式控制结构。最后进行了机器人的运动实验,结果验证了系统的可行性。