一种平面二自由度并联机器人速度性能与运动学参数关系研究

以一种平面二自由度并联机器人为研究对象,在已有机构的基础上,对其进行了改进,提出了一种具有较小运动惯量且可实现运动平台平动的新型平面二自由度并联机器人机构。不同于已有的研究方法,综合考虑了机器人的输入和机构尺寸作为机器人运动学参数,应用空间模型理论建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人全域速度性能指标,绘制了机器人速度性能图谱,在此基础上探讨了机器人速度性能与运动学参数之间的关系。结果表明:速度极小值η_(vmin)和速度极大值η_(vmax)随r_1的增大而减小,即r_1越小,速度性能越好;随r_2的增大而增大,即r_2越大,速度性能越好;在0r_1≤1.5且0.7≤r_21.5的区域内η_(vmax)和η_(vmin)值较大,机器人具有很好的速度性能。速度性能图谱有助于该机器人机构的性能评价与优化设计。     

基于前馈神经网络的储油罐底板焊缝表面缺陷检测方法

为了有效解决储油罐底板焊缝缺陷检测过程中存在速度慢、检测结果不准确等问题，提出一种基于前馈神经网络的储油罐底板焊缝表面缺陷检测方法。分析相机捕获的储油罐底板焊缝图像各像素之间的相关性和椒盐噪声特点，通过支持向量机(SVM)分类器识别图像中的噪声，重构图像，完成去噪处理。通过基于泛化的增量式二维主成分分析的特征提取方法(GI2DPCA)提取储油罐底板焊缝图像的特征，引入前馈神经网络，构建基于前馈神经网络的储油罐底板焊缝表面缺陷检测模型，将提取到的特征输入到模型完成缺陷检测。试验测试结果表明，所提方法能以较短的时间和较高的检测精度完成缺陷检测。     

三自由度驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

三自由度平面驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

基于模糊RES-多维云模型的岩体质量评判方法与应用

选取岩体饱和抗压强度、岩体质量指标、体积节理系数、岩石内纵波波速值、嵌合程度和完整性系数作为岩体质量分级的指标因素,从系统角度入手,在一维云的基础上提出一种模糊RES(岩石系统工程)-多维云岩体质量的分级模型。结果表明:以云模型改进RES编码方式,可以有效弱化RES的主观性;基于改进的模糊RES分析了因素-因素、因素-系统间交互的作用,从系统的角度确定了因素的重要度;结合每个指标因素以多维云理论生成5朵六维岩体质量等级云模型,以软件程序实现工程实例验证,与实际地质报告、可拓法、一维云模型法评判的结果一致。     

基于麦克风阵列的储罐内爬壁机器人定位系统研究(英文)

为提高储油罐内爬壁机器人本体智能及作业效率,研究设计了基于被动声定位技术的机器人定位系统。该定位系统利用麦克风阵列拾取机器人发出的声信号,运用改进的时延估计定位方法处理信号,从而定位爬壁机器人。介绍了系统的总体定位算法,并通过实验表明该系统具有实时实现的有效性和应用价值。     

基于旋量理论的4-R(SS)2并联机器人正运动学分析

研究机器人运动学较为传统的方法为D-H参数法,以4-R(SS)2并联机器人为研究对象,基于旋量理论,根据指数积公式对该机器人进行正运动学分析,得到机器人的位姿变换矩阵。旋量法只需要建立惯性坐标系S和工具坐标系T,经过每一个关节变量之间的变换,最终可得到其运动学方程。与D-H参数法相比,此方法使运动学模型变得更为简单,并且具有更明确的几何意义。最后对并联机器人进行运动仿真,构建其仿真模型,确定机器人各结构的参数,输入随机关节变量,得到的结果与文中计算的结果进行对比,验证本文方法的准确性。     

基于激光SLAM的移动机器人导航算法研究

定位技术是机器人技术中导航控制和路径规划的关键问题,传统定位方式采用全球定位系统(GPS),难以完成精准的定位导航功能,不依赖于GPS的定位导航方法是目前机器人领域的研究热点。提出一种基于激光雷达采集的点云信息帧间匹配方法,根据改进式激光点云数据的位姿估计算法,结合非线性优化进行了校正和优化,完成移动机器人对未知环境的精确定位。通过ROS机器人操作系统搭建实验平台,对改进算法进行验证,证明改进后帧间匹配算法的建图和定位效果对应的鲁棒性与定位精度效果更佳,可满足工程要求。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

基于改进遗传算法的机器人路径规划北大核心

为解决机器人在多约束条件下路径寻优能力差、搜索算法收敛速度慢等问题,提出了一种基于改进遗传算法的机器人路径规划方法。首先,利用栅格法构建机器人工作环境,并以路径长度、平滑度和路径困难度为约束条件构建模型;其次,通过增加删除算子、平滑算子对传统遗传算法进行改进,并引入小生境法避免算法陷入早熟;最后,通过对比实验验证所提算法的性能。实验结果表明,所提方法能够在多约束条件下有效处理路径规划问题并找到最优路径,且与其他方法相比,所提方法在路径长度、平滑度、路径困难度以及运行时间等方面均具有相应的优势。     

云模式下制造服务评价指标的集成赋权方法

在云制造模式下,制造服务评价指标的赋权方法直接影响制造服务的评价数值和选择结果。采用G1-法和变精度粗糙集理论两种主、客观赋权法,分别对云制造服务评价指标进行赋权,然后基于最大熵原理的组合系数模型,集成两种赋权评价结果,协同主、客观因素对云制造服务评价的影响。最后通过实例验证了基于最大熵原理集成赋权方法的正确性和可行性。     

基于改进自适应粒子群算法的机器人逆解研究

为提高结构复杂、自由度较高机器人逆运动学求解的准确性,提出了一种改进的自适应粒子群算法(IAPSO)。首先,通过改进DH(Denavit-Hartenberg)参数法建立了6自由度臂型抓取机器人模型的运动学方程;其次,在已有粒子群算法的基础上,利用种群曼哈顿距离实时判定种群的进化状态,并根据进化状态的不同确定自适应学习因子,进而采用不同的位置与速度更新模式;最后,引入带惩罚因子的适应度函数对机器人模型进行单点与连续轨迹求逆解测试,得到误差不大于0.005 rad的关节输出。仿真结果表明:所建立的运动学模型正确,改进的算法兼顾已有PSO算法求逆解的准确性、唯一性与快速性,同时具有更高的求解精度。     

基于STM32的双角度传感器工业机器人测量系统的设计与实现

随着传感器技术的不断发展,越来越多智能传感器应用到工业机器人的检测领域。针对当前测量方法存在成本高、精度低、操作复杂、可能断光而无法实现连续测量等问题,首先提出应用角度传感器测量系统检测工业机器人性能的方法。搭建基于STM32的双角度传感器模型,研究了系统的工作原理和实验方法,分析了测量数据的误差特性。引用了最小二乘法的思想,分析标定的残差特性;采用了迭代逼近特征阈值的方法,提高测量系统的精度和可靠性,精度评价为0.15 mm;经过多次迭代减小了积分累积的漂移误差,提高了测量系统的稳定性。实验结果表明:该测量系统实用、成本低、稳定可靠、精度高,为工业机器人的性能检测提供了一种新的方法。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析（英文）

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

视觉引导下机器人拆垛场景识别定位抓取方法

针对2D图像识别缺乏3D姿态信息，而传统的3D视觉需要处理大量点云，运算时间较长等问题，提出一种基于改进Mask R-CNN与局部点云迭代优化相结合的机器人拆垛、分拣及码垛策略。对Mask R-CNN网络进行改进，在其ROIAlign结构之后加入空间变换网络模块，提升识别准确率；利用改进的Mask R-CNN网络对目标进行实例分割，结合场景点云分割得到物体感兴趣区(ROI)场景局部点云；采用加入K维树邻域搜索的迭代最近点算法将物体ROI场景局部点云与模板点云进行配准，最终得到位姿估计的结果。UR5协作机器人根据此结果解决拆垛、分拣及码垛问题，实验结果表明：利用改进的Mask R-CNN网络提升了目标识别的准确率，使用ROI局部点云法减少了场景点云与模板点云配准的迭代次数，提高了工业机器人的拆垛、分拣及码垛效率。     

基于可变结构参数调整的机器人末端运动检测系统

为解决机器末端运动轨迹测量精度波动较大,不能满足工程实际要求的问题,提出一种可变结构参数调整模型,并开发了一套针对机器人抛光的机器人末端运动检测系统。基于轴线汇聚模型研究双目视觉系统中关键结构参数(基线距、光轴角、垂直视场角)对测量精度的影响规律并确定参数的最优域;通过实验得出各结构参数和测量精度的交互影响规律,建立可变结构参数调整模型;开发了一套机器人末端运动检测系统,并对其精度和性能进行了比对验证。验证结果表明:所设计的机器人末端运动检测系统在大尺度条件下检测精度在0.094 mm内,与激光跟踪仪精度相当,满足机器人抛光需求。     

基于TRIZ与可拓创新方法的机械产品概念设计方法研究

提出一种机械产品概念设计的创新方法,对概念设计阶段进行细分,将发明问题解决理论(TRIZ)与可拓创新方法的优势相结合,建立了基于两者的概念设计过程模型。通过建立用户需求基元模型与共轭分析法,确定产品的需求与功能之间的关联性,构建产品功能分解树,得到根源冲突;然后运用TRIZ工具集提取工程参数查询对应的原理解,通过可拓变换生成多种概念方案;最后利用优度评价法,实现对概念方案的量化评价与优选。以小型管道清淤机器人为例进行系统的创新设计,验证了该方法实用性和有效性。     

基于改进WLSSVR的视觉球形机器人的设计与建模

为了提高球形机器人获取环境信息的可靠性与稳定性，设计并实现了一种具有球外视觉装置的球形机器人。基于所搭建球形机器人平台，使用拉格朗日方法建立其动力学模型并进行运动性能分析；针对球形机器人欠驱动、非线性等复杂特性导致难以建立其精确动力学模型问题，将泛化处理后的高斯核函数与多项式核函数进行组合，并采用PSO优化所设计组合核函数的参数，由此提出了一种基于改进加权最小二乘支持向量回归机的建模方法。所设计球形机器人具有灵活的球外视觉装置，提高了对外部环境的感知能力；并且基于球形机器人的输入输出数据建模，有效解决了难以建立球形机器人精确动力学模型的问题。仿真实验和实测实验证明了本文设计方法的可行性和有效性。     

移动机器人机械臂运动分析及轨迹规划

以自行研制的移动双臂机器人为对象,采用D-H参数建模法建立双臂机器人数学模型,利用MATLAB的Robotics toolbox工具箱建立机器人手臂关节的运动学模型,分析机器人的运动学问题和基于关节空间的轨迹规划问题。通过SolidWorks建立双臂机器人的三维模型并导入Adams仿真软件,对虚拟样机模型进行动力学仿真分析。通过仿真验证了双臂机器人的设计可以满足工作性能的要求,为评价其力学指标和后续的驱动系统的硬件选型提供了重要的理论依据。     

模糊改进的人工势场法机器人局部路径规划

移动机器人在狭窄、障碍物繁多的密闭环境中工作,人工势场法(APF)应用于机器人避障及局部路径规划存在局部最优、目标不可达等问题,文章提出一种模糊改进的APF算法,通过重新构建障碍物斥力势场、障碍物运动速度和加速度势场、引力势场模型,克服局部最优陷阱;在某些特殊情况下,使用模糊算法给机器人提供辅助作用力,帮助机器人安全到达目标点。把改进模糊APF算法用于机器人避障,仿真结果表明:改进的控制算法应用于多障碍物环境可以帮助机器人实现安全避障。