锥壳靶自动精密微装配系统

为解决多尺度、多形状的锥壳靶精密装配问题,研制了一套具有微米级定位精度的多操作手精密微装配系统.该系统具有3个多自由度操作手,能够针对不同形状、不同材质的零件进行拾取、装配.在显微视觉景深较小及装配空间光照有限的条件下,采用提升小波算法获得清晰的零件与操作手图像并进行相应图像的识别检测,实现了位置的闭环控制.通过3路显微视觉实现靶零件的在线测量,直线测量不确定度小于2μm,角度测量不确定度小于0.01?.装配实验结果表明,该系统能够保证微球中心与锥轴线的偏差小于5μm,微球中心与柱腔中心偏差小于10μm,与手动装配相比大大提高了装配精度.     

微装配机器人:关键技术、发展与应用

微装配机器人是机器人研究和应用领域的一个重要方向和热点,有重要理论意义和应用前景。本文对微装配机器人的关键技术进行了详细介绍,包括微操作系统的基本概念、微装配机器人的工作原理、尺度效应、多尺度交叉、微夹持器技术、显微视觉与显微视觉伺服等。对国内外微装配机器人研究和发展现状进行了综述,最后对微装配机器人的应用范围和发展前景进行了展望。     

毫米器件半自动微装配系统研制

微靶是惯性约束聚变研究中的一个关键器件,针对该器件研制了一种半自动微装配系统,该系统可以对由两半腔(直径约800～1000μm,长1 mm左右)和微球(直径200～500μm)组成的微器件进行半自动装配。详细介绍了该系统的结构与组成及其所采用的关键技术与解决方案,分析了装配过程显微在线检测系统误差影响因素,并建立了测量误差数学模型。装配实验表明:该系统的装配精度≤10μm。     

微操作机器人显微视觉系统研究

分析了显微视觉系统的基本原理和组成，给出了其在微操作领域的应用现状，提出了显微视觉系统亟待解决的一些关键问题，并对这些关键问题的解决方案进行了探讨。提出并设计了一种面向亚毫米级微零件装配的基于正交方式实现的立体显微视觉方案，形成对三维微装配空间的立体监视，系统的精度为2．5μm，满足了微装配要求。     

微装配中零部件搜索方法

针对如何快速且准确地在微装配的显微视野中寻找到目标零部件,并获取目标零部件的全局视觉信息的问题,提出了一种基于显微视觉倍率切换的微装配零部件搜索机制.详细分析了如何确定自动搜索步长;论述了自动搜索策略的原理与过程:通过自动扫描目标平面,以准确识别出目标平面内的微零部件,有效地克服了大范围微装配中显微视觉范围远小于操作域的局限性,保证了微装配零部件目标始终呈现在不同显微倍率视野中,为微装配机器人的进一步操作奠定了视觉基础.实验结果表明:提出的搜索方法搜索成功率达到了95％,平均搜索时间为28 s.     

微装配机器人的控制软件设计

针对亚毫米级微型零件的装配精度和效率偏低的问题,构建了21自由度微装配机器人控制系统。首先简要介绍了其控制系统的硬件组成。接着将系统控制软件分解成相应的功能模块,并由这些软件模块组成二个控制阶段,以完成整个微装配过程。提出了一种通用的基于.NET框架的＂四层架构＂设计模式,简化了各软件模块的编写工作,重点讨论了各层的功能及实现细节。最后,成功地应用了所提出的设计方案构建了微装配系统,结果表明该控制系统极大的改善了装配精度和装配效率,能够满足微装配作业的要求。     

基于多路显微视觉的微零件自动对准策略

基于对显微视觉系统成像特点的分析,针对搭建的微装配实验平台,提出了一种基于三路显微视觉的微零件自动对准策略,实现了毫米级复杂几何结构微零件的自动对准.基于显微视觉成像模型,推导了基于多路显微视觉的微零件运动控制的图像雅可比矩阵,证明了显微视觉引导下位置控制的图像雅可比矩阵为常数,并通过微零件的主动运动,实现了对图像雅可比矩阵的在线自标定.采用增量式PI(比例-积分)控制方式实现了对微零件快速有效的运动控制.实验结果验证了所提方法的有效性.     

视觉反馈的微装配自动调焦系统

基于视觉反馈的微装配自动调焦系统由可调焦光学显微镜、CCD、图像采集卡、步进电机和齿轮减速传动机构等组成.它采用粗精组合式调焦算法,即使用Variance调焦函数结合优化爬山法进行粗调来确定聚焦目标区域,并应用梯度平方函数进行精调;最后用最小二乘法拟合得到焦平面位置.实验证明,该自动词焦方法具有响应速度快、精度高等特性,满足了微装配调焦对精度的要求.     

运动学补偿的宏2微机器人连续轨迹控制研究

一小机械手附在一大机械手末端构成的系统称为宏－微机器人系统,介绍了宏－微机器人连续轨迹控制的新方法,对宏－微机器人的控制在关节空间进行,通过微机械手的快速运动对宏机械手的轨迹误差在线补偿,宏－微机器人轨迹规划离线进行,通过任务放大的方法分解宏－微机器人运动学冗余,仿真和实验证明了方法的有效性。     

基于多几何特征的显微视觉对准控制策略

针对特定夹持器和环形物,基于搭建的微装配实验平台,提出了一种显微视觉引导下,夹持器相对于环形物的趋近运动控制策略.在垂直显微视觉引导下,基于夹持器和环形物的几何先验知识,实现了夹持器和环形物的多几何特征提取,从而实现了二者相对位置检测,并且根据夹持器头的几何先验知识及显微视觉检测结果,实现了对夹持器头的持续跟踪.在视觉信息反馈下,采用变结构控制器控制夹持器的运动,实现了对夹持器的快速稳定运动控制.实验结果验证了该运动控制策略的有效性.     

机器人技术研究进展

机器人技术的研究已从传统的工业领域扩展到医疗服务、教育娱乐、勘探勘测、生物工程、救灾救援等新领域, 并快速发展. 本文简要介绍了工业机器人、移动机器人、医疗与康复机器人和仿生机器人研究中的部分主要进展, 并通过分析和梳理, 归纳了机器人技术发展中的一些重要问题, 探讨机器人技术的发展趋势.     

一个用于自治智能移动式机器人导航和监控的实验系统

文中重点讨论了系统实现过程中,任务分解与行走命令下达,时序分配与同步,路标定位与行走误差修正.动态障碍感知,测定与响应和特别情况紧急处理等难题的解决策略及遇到的问题.     

KUKA机器人运动学算法的研究

如今传统的工业机器人示教编程方式已很难满足生产要求。解决此问题的有效途径之一,就是采用离线编程技术。离线编程技术需要机器人仿真系统的支持。逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分,是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础。针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究。其中运动学模型的建立主要采用Denavit.Hartenberg(D-H)参数法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。最后给出了KUKA机器人运动学逆解的显式求解结果,以KUKA KR-16机器人为例,验证了算法的正确性,并在仿真环境中进行了测试。     

The soft multi-legged robot inspired by octopus: climbing various columnar objects

In this paper, we develop a soft climbing robot made of silicone. Octopus-like behaviour is realized by a simple mechanism utilizing the dynamics of the soft body, and the robot can grasp various objects of unknown shape. In addition, by inching its truck, it can climb various columnar objects. Experiments, using pipes, long balloons, and natural trees, are conducted to evaluate the effectiveness of the proposed robot.     

管内行走机器人机构的研究

本文提出了一种新型管内行走机器模型,探讨了模型的设计方法,并对该模型进行了实验研究,实验表明,该机器人能在水平或垂直上升管内平稳行走.     

同步回转手

本文提出了一种新型的机械手手部结构——同步回转手。它不需要开闭空间即能自锁夹紧。     

对我国机器人产业发展的思考

机器人技术是二十一世纪世界科学技术发展的一个热点，应用领域不断扩大，智能化水平进一步提高。我国已成为世界上最大的机器人需求市场，我们应抓住机遇，迎接挑战，加速中国机器人产业的发展。     

机器人技术开拓未来--2005年国际机器人展(日本)巡礼

本文介绍了国外机器人的研究概况和发展趋势，就国外的发展对中国的启示提出看法。     

A versatile locomotion mechanism for amphibious robots: eccentric paddle mechanism

Most of recently developed rescue robots can only be deployed to limited attacked regions after tsunami and the floods, due to their limited mobility on complex amphibious terrains. To access such amphibious environments with improved mobility, we propose a novel eccentric paddle mechanism (ePaddle) which has a set of paddles eccentrically placed in a wheel to perform multiple terrestrial, aquatic, and amphibious gaits. One of the advantages of our proposed ePaddle mechanism is its unique locomotion versatility introduced by the eccentric distance between the paddle shaft and the wheel center. We demonstrate this versatility by proposing five typical gaits for traveling on different terrains. For instance, wheeled rolling gait is used to achieve high-speed locomotion on even terrain. Legged gait is applied to travel on the rough terrains. To access the soft terrains where wheels slip and legs sink, a wheel-leg-integrated gait is performed by digging the paddle into the ground. To swim in the water, rotational paddling and oscillating paddling gaits are proposed. For each of these gaits, standard gait sequence is defined and joint parameters are calculated based on kinematics. An ePaddle prototype is then built and tested with the proposed gait sequences. Experimental results verify the design of the ePaddle mechanism as well as its versatile gaits.     

两栖仿生机器人研究综述

概述了两栖仿生机器人的发展过程，主要从腿式和蛇形两方面介绍国内外两栖机器人的研究现状，分析了目前两栖机器人研究存在的一些难点问题，并展望了两栖机器人的未来发展。