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.     

基于模糊自适应PID焊缝轨迹跟踪的机器人焊接前瞻控制方法

研究了机器人焊接的控制.针对当前传统焊接工业机器人通常仅按照示教点进行既定轨迹运动,不能适应小批量多品种的柔性与智能生产线的问题,将工业相机、图像处理技术与智能机器人相结合,提取出焊缝轨迹发送给机器人,同时为提高机器人焊接过程中的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于模糊自适应PID焊缝轨迹跟踪的前瞻控制方法.在工程大型薄壁结构件的焊接过程中,该方法将视觉检测与识别用于焊缝轨迹跟踪,以提高焊接机器人的作业精度.最后通过实验,验证了该方法具有良好的自适应性和控制精度,能够实现前瞻偏差补偿控制.     

一种绳牵引摄像机器人的运动控制策略与稳定性研究

绳牵引摄像机器人具有索单向受力、冗余驱动以及高速机动等特性,因而其稳定性问题的研究与解决是一个难题。现有的研究中,大多没有考虑摄像机器人的高速稳定运动特性及控制方法。为此,提出一种基于末端位置空间PD修正前馈控制规则保证摄像机器人的稳定运行。通过牛顿-欧拉法建立了末端执行器的动力学方程以及驱动系统的动力学模型;在此基础上得到了整个系统的动力学模型;在系统动力学模型的基础上,提出基于末端位置空间PD修正前馈控制规则的绳牵引摄像机器人跟踪控制策略,通过Lyapunov稳定性理论论证了控制策略的稳定性;通过数值算例说明了摄像机器人的稳定跟踪性能,并且验证了控制策略的有效性。     

双臂空间机器人协调运动的模糊基函数网络控制

该文研究了在本体位置不受控、姿态受控的情况下,漂浮基双臂空间机器人系统惯性空间协调运动的轨迹跟踪问题。针对存在外部扰动和未知系统惯性参数的情况,设计了一种基于模糊基函数网络的自适应调节控制方案。用模糊基函数网络对双臂空间机器人系统建模,利用鲁棒技术处理建模误差和外部扰动在内的不确定性。所提控制方案的特点是:不需要动力学方程中的惯性参数符合线性规律,也无需预知系统的惯性参数;同时可以利用学习规则在线自适应调节模糊基函数网络的所有权值和参数,因此控制方案是灵活的。该文稳定性分析证明了控制方案的全局稳定性和良好的轨迹跟踪性能。仿真算例表明了该方案能有效地控制双臂空间机器人的本体姿态和末端爪手协调地跟踪期望的运动轨迹。     

焊接机器人智能化技术研究现状与展望

机器人焊接已经成为自动化焊接的主要标志,实现机器人焊接过程智能化是机器人焊接技术发展的必然趋势。本文从焊接传感技术、焊缝跟踪技术、焊接路径规划技术与焊缝成形质量控制技术四个方面介绍机器人焊接智能化关键技术的研究现状及其面临的问题,也展望了焊接机器人智能化技术的发展趋势。     

光学定位机器人微创手术系统视觉伺服控制

为满足机器人辅助微创手术系统手术中轨迹跟踪和绝对定位的高精度要求,为其研制了一个基于光学定位的视觉伺服系统.该系统采用光学跟踪定位手段,实时测量机器人末端位姿并反馈,在光学测量空间实现全局闭环的位姿校正控制,使影响机器人轨迹跟踪和定位精度的主要误差因素得到有效校正,从而保证了机器人跟踪和定位的高精确度.分析了系统的组成和工作原理,提出一种笛卡儿空间位姿校正和关节空间速度控制综合的轨迹跟踪控制方法,仿真结果验证了该方法的有效性.     

双臂空间机器人惯性空间轨迹跟踪的鲁棒混合自适应控制

讨论了载体位置与姿态均不受控情况下,漂浮基双臂空间机器人系统跟踪惯性空间轨迹的控制问题。为了克服空间机器人系统控制方程关于惯性参数的非线性性质,空间机器人被表示为欠驱动系统,保持了系统动力学方程关于惯性参数的线性关系;对系统的运动学分析表明,联系机械臂末端抓手运动线速度与机器人关节铰速度的Jacobi关系也可以通过增广向量的处理,得到保持惯性参数线性关系的增广广义Jacobi关系。基于以上结果,针对系统参数不确定的情况下,设计了自由漂浮双臂空间机器人跟踪惯性空间期望轨迹的鲁棒混合自适应控制方案。由于在上述系统运动学、动力学分析中耦合了系统动量守恒关系,所提出的控制方案具有不需要测量、反馈机器人载体位置、移动速度、加速度的优点;同时,由于上述控制方案仅在参考速度、加速度的计算中采取了参数调节方式,而在控制部分对不确定参数采用了保持鲁棒性的方法,有效地减少了计算量,有助于缓解空间机器人机载计算机运算能力有限的矛盾。通过对一个平面双臂空间机器人系统的数值仿真,验证了算法的有效性。     

机器人激光扫描式焊缝跟踪测量系统研究

提出了机器人激光扫描式焊缝跟踪系统参数的标定方法和基于数字图像处理的焊缝特征点识别方法.采用中值滤波、自适应阈值分割和孤点滤波法等对激光图像进行预处理,以数字形态学方法获得焊缝特征点坐标;然后以一组平行线为靶标,获得激光平面上无穷远处一点在摄像机中的投影,实现结构光参数的标定;最后以多个机器人位姿对固定目标点进行检测,求解出机器人的手眼矩阵.整个系统标定过程简单,精度可靠,可用于空间曲面的U型焊缝检测.     

机器人电弧焊接跟踪的图像采样及快速处理

本文涉及机器人电弧焊接的视觉传感及信息处理技术,阐述了一个实用的弧焊机器人CO_2气体保护焊接视觉跟踪系统。该系统不用辅助光源,采用窄带、偏振可见光滤波技术,通过CCD黑白摄像机获取焊接区图像信息,然后经图像处理提取跟踪特征参量,作模式识别后再转换计算出控制脉冲数,控制校正机构进行焊接过程的焊枪位置校正;从而实现焊接机器人的实时视觉跟踪。 该系统以图像像素核算偏差量,故具有较高的跟踪精度。跟踪器的机构紧凑、抗干扰能力强,可适用于多种类型机器人的自动化焊接作业。     

基于非零和博弈的自适应人机协作系统设计

为了提高人机协作的协调性,本文设计了基于非零和博弈的自适应人机协作系统,系统由互相解耦的内外环构成。在外环中,通过引入非零和博弈的方法设计人机协作策略,构建关于人力和机器人控制输入的能量函数,通过求解博弈中的纳什均衡达到最优控制。针对能量函数中的不确定参数,采用神经网络估计器进行更新,以估计人和机器人的力。并且通过设计神经网络函数的中心值,获得机器人控制力与跟踪误差的关系,保证控制方法的跟踪性。在更新过程中自适应调整刚度系数,实现人机柔顺协调。另外,在内环中设计了神经网络控制器,采用径向基神经网络,基于实时采集的机器人系统输入输出数据逼近控制器中未知非线性的机器人动力学模型,提高了系统跟踪精度。仿真结果验证了本文方法的有效性。