基于Sysmac自动化平台的Delta机器人控制系统设计

为了提高Delta机器人在自动化拾取作业中的控制精度、速度及系统的实时性和可靠性,提出基于欧姆龙Sysmac自动化平台对Delta机器人控制系统进行设计,采用NJ系列机器人控制器和控制用高速网络EtherCAT,将机器人的运动控制和周边运动的逻辑控制进行统一,实现一体化控制,并通过视觉系统判断抓取对象的位置偏差,实现精确定位,展现机器人与视觉系统的完美配合。验证工作基于Delta机器人的动态抓取实验平台展开,顺利地完成了"检测—跟踪—抓取—搬运"实验,实验结果充分证明了方案的可行性。     

一种搬运机器人运动学仿真分析和实际应用

采用D-H方法建立了一种搬运机器人的连杆坐标系,详细求解了其运动学正解问题,通过ADAMS对该搬运机器人运动仿真分析,得到了机器人末端位置点的位移和角度,证明了其运动学模型的正确性;同时利用ADAMS对搬运机器人在实际应用中进行空间轨迹规划,指导现场调试,节约了现场调试时间。该搬运机器人解决了实际生产中对一定规格的重物以及有害物质搬运难的问题,从而提高了生产效率。     

基于阻抗模型的人机合作搬运系统建模与仿真

对基于两自由度机器人的人机合作搬运系统进行研究,将人给出的力信息通过阻抗模型转换为机器人位置控制信息,并对系统进行建模和仿真,仿真结果表明机器人能很好地与人合作沿直线搬运物体。     

5-DOF仿人型机械臂关节空间轨迹规划研究

文章以5-DOF仿人型机械臂为研究对象,讨论了工业机器人轨迹规划方法及相关问题。对该机械臂进行了运动学分析,建立了机械臂运动学方程,并针对典型搬运作业方式,以距离最优为目标选取空间梯形路径关键点,设计了基于关节空间五项多项式插值算法的轨迹规划方法,利用Robotics Toolbox工具箱进行机械臂虚拟建模及关节空间轨迹规划仿真。经验证,相对于传统矩形路径作业方式,该方法可以更好完成工业机器人搬运作业的轨迹规划问题,对进一步结合工艺参数研究工业机器人控制系统具有必要的理论及实践意义。     

制定工业机器人型谱的原则

制定工业机器人型谱的原则是:不仅要考虑工业机器人本身;还要考虑机械制造和金属加工工业中采用的机器人技术系统。以工业机器人的用途(使用领域)和所完成的动作(操作或搬运工业机器人)的性质作为主要的型谱特征,以减少工业机器人的品种,实现通用化和组织批量生产为目的。表3个。     

移动式焊接机器人焊缝跟踪控制研究

针对在工业中有广泛应用前景的移动式焊接机器人,建立了机器人数学模型,并根据工作情况,对其进行了简化处理,在此基础上设计了控制器,并用李雅普诺夫直接法证明了该控制器的全局一致收敛性.对于弯曲焊缝跟踪问题,提出采用双线激光视觉传感器检测机器人位置偏差和姿态角偏差的方法,基于姿态角偏差的变化率,在线估计参考角速度的值.仿真和机器人运动试验验证了该控制方法的有效性.     

LFT-D模压生产线上下料的关键技术

为了解决熔融状态LFT-D难以拾取及上料效率低下的问题,通过采用上下料一体端拾器可提升效率15%~20%。同时,采用短距离自动化拾取,减少了热熔LFT-D的温度散失,从而降低能耗。将坯料从拾取位置转运至上料位置温度下降可控制在15%以内,提升了产品成形质量,废品率减少4%~10%。通过调整刺针倾角和行程,解决了材料高温及流动性难以拾取的问题。同时,横臂气动线性模组可在机器人运行时自动调节双工位间距,可适应取料与上下料工位间距不同的情况。端拾器主杆及横纵臂采用轻质铝合金材料,有效减小机器人负载。     

搬运工业机器人的教学仿真系统设计

利用OpenGL开发环境,与Visual C++相结合,建立搬运工业机器人的三维模型,开发的仿真系统具有可扩充性和可移植性,将FMS机器人的正逆运动学、正逆动力学、各种控制算法、轨迹规划封装成通用模块,并提供用户接口,供用户设计自己的模块和控制算法;增加多个输入输出模块。该结构可扩展实际的FMS机器人控制系统,从而更好地为搬运工业机器人在工作空间的工作姿态进行三维仿真,实现实时控制与实时仿真的一体化。     

米线抓取机器人的研制

以某米线厂的米线生产为研究背景,研制出一种具有双臂独立运动的抓取机器人。该机器人主要由执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测传感器组成。介绍了抓取机器人的总体设计方案及工作流程;详细介绍了抓取机构、移动系统和PLC控制系统的结构设计及工作原理。该机器人能与原输送机协同工作,将待捆扎米线从传送带末端的支撑平台搬运至自动捆扎机进行捆扎。结果表明,研制的抓取机器人可减轻工人劳动强度,提高生产效率。     

基于FANUC机器人内置视觉识别软件应用研究

针对现场工程人员使用基于PC平台或嵌入式模块等机器视觉系统开发机器人视觉程序比较困难的状况,对机器人与内置视觉识别软件之间联系进行研究。以FANUC机器人集成内置视觉识别功能软件为研究对象,介绍工业相机与机器人物理连接;分析相机标定原理和标定过程;以2D形状和条形码工件为例,详细介绍了视觉识别程序处理过程和机器人视觉程序关键指令以及搬运程序流程。把多个模型混合放置,内置视觉系统都能准确识别,机器人都能精准分拣和搬运。机器人集成内置机器视觉系统硬件连接简单,识别工具丰富,使用方便,机器人程序与视觉数据交互便捷,拓展了机器人工艺应用范围。机器人集成内置视觉识别功能是自动化领域和机器视觉系统发展趋势。     

成捆圆钢端面标牌自动焊接系统的研究

为实现成捆圆钢端面标牌焊接的自动化,设计一套以双目视觉测量引导的基于工业机器人的标牌自动焊接系统。整个系统主要由工业机器人、双目视觉识别系统、焊钉送料系统、标牌制备系统、末端操作器、控制系统等构成。双目识别系统采用双目相机扫描成捆圆钢端面,得到焊接位置坐标;焊钉供料系统实现焊钉的分料传送,标牌制备系统通过激光打标机将圆钢生产信息制作在标牌上,并将标牌输送到指定位置;末端操作器由工业机器人带动实现焊钉与标牌的抓取、定位焊接以及掰断焊钉尾部等操作;焊接控制系统中工控机与机器人、PLC、双目视觉测量系统等进行通信,完成标牌焊接的自动化流程。     

融合视觉和以太网技术的工业机器人分拣装配控制系统设计

针对制造业中多类型、多工位、无规则、有残次工件人工分拣出错率高与装配效率低下的问题,设计一个融合视觉和以太网技术的工业机器人分拣装配控制系统.应用工业以太网构建一个包含视觉、PLC、HMI和工业机器人的硬件系统;提出结合图像匹配、圆孔识别算法的工件检测与识别方法;基于坐标偏移的方法设计了一个PLC控制工业机器人的优化算法;并对工业机器人进行示教与编程,实现工件正确分拣与高效装配.测试证明:该系统工件识别正确率达100％,工业机器人的示教位置大大减少,工业机器人的控制程序明显简化,工件分拣正确率与装配效率显著提高.     

机器人柔性关节前馈力/位混合控制策略研究

针对机器人关节柔性引起的轨迹跟踪误差问题和末端执行器残余振动现象,在PD反馈控制律基础上,提出一种基于柔体动力学模型的前馈力矩补偿控制算法和后置多模态自适应输入整形算法前馈力/位混合控制策略。建立六轴工业机器人柔体动力学简化模型,在不附加关节编码器和外设的情况下进行柔体动力学参数辨识,再将动力学模型改写为力矩计算方程,经计算得到前馈力矩并加入控制律中进行补偿;计算前馈力矩所用的期望轨迹需经过输入整形器处理,考虑机器人系统的时变性问题,采用后置多模态自适应输入整形算法对期望输入位移信号进行命令整形,从而抑制末端的残余振动现象。结果表明：所提出的前馈力/位混合控制策略能有效减少轨迹跟踪误差,抑制机器人末端的残余振动现象。     

基于单目视觉的工业机器人拆垛系统设计与实验

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。     

线激光视觉测量机器人手眼标定方法研究

线激光视觉测量传感器与工业机器人组成三维测量系统时，法兰盘坐标系与摄像机坐标系之间变换关系求解较复杂。为解决此问题，提出一种基于固定参考点的手眼标定算法。该算法以标定球为靶标，根据标定球球心在机器人基坐标系中坐标不变原则，结合机器人运动学位置约束关系建立了矩阵变换方程，并在旋转矩阵求解中引入四元数，简化计算过程，实现机器人手眼标定。通过试验量化分析测头光平面与标定球相交位置对测量结果的影响，验证了该算法的有效性和实用性     

工业机器人绝对定位精度测量的研究

以新松SR04C工业机器人为对象,提出了一种利用激光位移传感器和标准样板结合的方法对工业机器人末端位置进行定位,检测系统主要由激光位移传感器和标准样板组成。利用API软件对实验结果进行验证,结果表明:经过标定后的工业机器人绝对定位精度有了明显的改善。     

基于神经网络的工业机器人力控制研究

针对工业机器人夹持工件进行磨削时的力控制问题,提出一种基于神经网络算法的机器人力控制方法,搭建一套工业机器人磨削系统,并在Visual Studio软件环境下开发了相应的上位机软件。通过分析神经网络算法的原理,设计神经网络结构,使用从实际磨削过程中获得的训练数据对神经网络进行训练;将力传感器实时采集的力信号输出给训练好的神经网络模型,预测出机器人磨削加工的轨迹修正值并传给机器人,对磨削轨迹进行实时修正,从而实现工业机器人的间接力控制。最后,在搭建的工业机器人磨削系统上进行了力跟踪实验和钛合金试件磨削实验,验证了所提出的力控制方法和机器人磨削系统的有效性和实用性。     

机器人末端复杂环境下力自适应控制

针对机器人末端与复杂环境交互工作模式下的力控制问题,提出了一种基于时间延迟的力自适应阻抗控制。建立自适应阻抗控制的数学模型,分析变刚度与变位置模式下的阻抗特性,证明了自适应阻抗控制的收敛性。设计了单臂机器人的复杂环境自适应力控制框图,以及双臂机器人控制模式下对应于不同刚度物体的夹取内力控制框图。通过Simulink与ADAMS联合仿真,结果表明单臂机器人在变位置和变刚度情况下,自适应阻抗模型对恒定力、斜坡力和正弦力均有很好的跟踪效果。双臂控制模式下,对不同刚度的物体可以很好地控制其协作内力。     

球罐全位置焊接机器人智能控制系统

研制了一种用于球罐全位置焊接机器人的智能控制系统。采用两点视觉伺服反馈系统,以预先画出的坡口平行线为机器人的目标运动轨迹,实现机器人在多层多道焊接时在重复自动跟踪。系统选用工业控制级可编程控制器作为核心控制器件,外加自制的电机驱动等辅助电路,实现了对五自由度球罐焊接机器人的柔性磁轮的控制、跟踪机构的控制和摆动机构的控制,并使之协调联动,满足焊接过程的要求。此系统控制下的球罐焊接机器人的主要创新点是,实现了无导轨自动焊接全位置焊缝与多层多道焊接的自动跟踪。焊接工艺评定试验结果表明,此焊接机器人自动跟踪精度高,焊缝质量好,工作稳定可靠,已实现小批量试生产,产品也已用于实际焊接生产。     

一种用于控制工业机器人运动轨迹误差的观测控制策略研究

为了提高工业机器人运动轨迹的控制准确度,提出一种运动误差观测控制策略。分析机器人的组成结构,明确其工作原理。建立工业机器人的坐标系,并在该坐标系上求取机器人连杆间坐标系的变换矩阵;利用连杆间坐标系的变换矩阵,得到机器人末端执行器的运动学模型。以机器人的测量运动误差为依据,联合工业机器人的标称正向运动学模型,求取传感器架以及标称架与底座之间的变换模型;通过该变换模型,计算传感器架相对于标称架之间的位置向量及动态误差变换矩阵,得到测量运动误差值;通过测量运动误差值,构造运动误差观测器,用于获取机器人的估计运动误差,并将估计运动误差联合神经网络控制器,以实现对机器人运动轨迹的准确控制。利用此方法和滑模控制策略对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,结果显示：此方法能准确地对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,而且与滑模控制策略相比,此方法的追踪精度提高了34.25%。说明此方法能对工业机器人的运动轨迹进行精确的控制。