基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统

在自动焊接应用中,离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站,通过开发离线编程系统,简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等,提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法,实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态,分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态,实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机,实现多轴联动的复杂轨迹规划功能,研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题,达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验,验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。     

真空机器人轨迹规划研究

为了使真空机器人获得高速、高精度的运动性能并减少系统的残余振动,文中提出了一种加加速度受限的非对称轨迹规划方法.首先阐述了该轨迹规划方法中轨迹限制条件的定义,然后根据定义的限制条件值给出了所有可能的加速度轨迹形状,并给出了各种轨迹形状下的完整算法及实现,最后将该算法应用于真空机器人运动规划中,该机器人用于在真空腔室中进行硅片传输工作.实验结果表明该方法可以有效地提高机器人的定位精度和效率并减少系统的残余振动.     

一种领航-跟随型多移动机器人编队控制方法

针对多移动机器人的路径规划、编队成形与编队保持问题,本文提出了一种集路径规划和轨迹跟踪于一体的领航-跟随型编队控制方法。将改进型人工势场法引入领航机器人的在线局部路径规划中,有效解决了领航-跟随型编队运动中的无碰撞路径规划问题;采用滑模运动控制方法,设计了一种自主调节移动机器人线速度和角速度的轨迹跟踪控制器,解决了跟随机器人实时追踪预定轨迹的实时控制问题。这种综合路径规划和轨迹跟踪的一体化多机编队控制方法,有助于解决多无人系统编队、多机协作搬运等复杂作业任务。     

基于MATLAB的双机器人系统建模与仿真

提出一种基于MATLAB编程来实现双机器人系统仿真模型的建立方法。首先,根据D-H参数对双机器人系统中的四、六自由度机器人分别建立连杆坐标系,确定各连杆之间的坐标变换关系。然后,确定双机器人系统的坐标关系,方便在双机器人系统工作时,计算二者末端执行器之间的变换矩阵。最后,通过MATLAB编程建立双机器人系统模型,并按照协调操作步骤要求对系统机器人进行轨迹规划。通过对轨迹规划结果的分析表明:仿真建模方法可以反映实际机器人系统的位姿和轨迹。     

基于OpenGL的多机器人仿真实验平台研究及实现

多机器人协同工作广泛应用于现代化工业生产现场,协同控制是实现多机器人协同工作的技术保障。针对多机器人协同控制研究中的轨迹规划、轨迹优化和碰撞检测等算法研究需要,以及多机器人工作站离线编程、虚拟示教等研究实现需要,提出基于OpenGL和MFC建立具有完全开放性、自主性的多机器人协同工作算法研究仿真实验平台,嵌入机器人正、逆运动学、轨迹规划、碰撞检测等算法,实现多机器人三维虚拟仿真、离线编程和虚拟示教,并进行单个实体机器人实验验证。实验结果表明:基于OpenGL和MFC建立的多机器人协同控制仿真平台,可以进行多机器人协同控制相关算法研究,另外离线编程与虚拟示教转换生成程序指令可以按照要求控制机器人运动。用户无需进行三维图形仿真编程、界面编程和辅助算法研究及实现,只需侧重其算法研究,即可基于该软件实验平台快速进行机器人、多机器人算法仿真验证及效率分析,减少工作量。     

焊接自动线和焊接机器人

20106112 大构件相贯线焊接机器人多层多道焊轨迹规划／苗新刚…／／材料科学与工艺．-2010,18（5）：629～634为了提高大型相贯线焊接构件在使用机器人做埋弧多层多道焊接时的示教和焊接效率,提出了一种焊道轨迹规划方法。     

空间中厚板相贯线轨迹多层多道机器人焊接系统

管管相贯的相贯线轨迹的机器人自动化焊接是锅炉、压力容器及相关行业的难题,介绍了空间中厚板相贯线轨迹多层多道机器人焊接系统的构成、工作原理。包括:作业对象的模型、焊道数据、系统软件,机器人系统的构成、离线编程、电弧跟踪原理及纠偏应用等。     

基于视觉的工业机器人离线编程系统的设计

针对传统离线编程系统通用性差、可靠性低和二次开发难度大等问题,开发一套基于机器视觉的工业机器人离线编程系统。基于模块化思想,将该系统划分为机器视觉模块、虚拟环境模块、运动学模块、轨迹规划模块、离线程序模块和外部通信模块。借助机器视觉模块解构视觉系统与机器人末端位姿的坐标映射关系,得到规划机器人运动所需的位姿数据;基于虚拟现实建模语言构建机器人虚拟仿真环境,基于运动学模块与轨迹规划模块将位姿数据转化为机器人的作业〖JP2〗指令;基于离线程序模块与外部通信模块实现控制器指令与虚拟仿真环境的无缝衔接。最后,以一种六轴工业机器人为测试对象验证了该离线编程系统的基本功能。实验结果表明:该系统定位误差最大为0.4 mm,精度高,可满足工业应用需求。     

基于ADAMS的SCARA机器人运动学仿真研究

对SCARA机器人进行正逆运动学分析以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果。为解决以上问题,基于ADAMS软件环境,建立了SCARA机器人的三维虚拟样机模型,结合SCARA机器人的正逆运动学在笛卡尔空间对其末端规划一段圆弧路径轨迹,并将该圆弧路径轨迹数据导入虚拟样机模型中进行轨迹规划的仿真。结果表明,该系统为SCARA机器人运动学分析及轨迹规划方法的仿真验证提供了一个有效的平台。     

基于ROS-I的弧焊机器人笛卡尔运动规划研究

针对机器人笛卡尔空间轨迹规划难度大且复杂的问题,提出了一种基于机器人操作系统ROS-I平台的机器人笛卡尔空间运动规划方法。文中以埃夫特机器人为研究对象,首先将机器人的三维模型转换成URDF文件,然后利用MoveIt!功能包创建弧焊机器人运动规划需要的配置和启动文件。通过插补算法完成了弧焊机器人直线轨迹和圆弧轨迹的构建并使用Descartes库完成了弧焊机器人笛卡尔空间运动规划仿真。最后在运动规划的基础上,通过机械动力学软件ADAMS获得了机器人焊枪末端的位移、速度和加速度曲线。仿真结果表明,ROS-I的Descartes库能够提高机器人笛卡尔运动规划的效率且具有较高的精度,为弧焊机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。     

柔性制造生产线仿真设计与关键数据标定

以基于IRB1410的多机器人柔性制造生产线为研究对象,利用SolidWorks和RobotStudio提出一种虚拟仿真生产线构建方案。简述多机器人柔性制造仿真生产线组成及工艺流程,介绍机器人法兰盘中心点的定义、手部坐标系的标定、工件坐标系的标定,并设计了数控机床的Smart动态组件;在仿真生产线编制了离线程序,根据加速度、轨迹规划,展示了机器人运行情况,运动轨迹仿真结果表明轨迹规划及编程符合预期。实践证明:借助虚拟仿真生产线,有助于实体生产线的设计、优化、调试等,为实体生产线提供理论依据。     

基于ROS的机械臂运动规划研究

为提高多自由度串联机械臂在作业过程中的工作效率及安全性问题,提出一种基于ROS平台的机械臂运动规划方法。以ABB机器人为研究对象,进行正逆运动学分析。通过MoveIt配置包构建机器人的三维可视化模型,对机器人进行笛卡尔空间下的直线和圆弧规划实验。为提高机器人运动安全性和关节运动的平滑性,自定义一种线性插补算法后集成到MoveIt中进行运动仿真实验。实验结果显示机器人各关节运动轨迹平滑,稳定性高,表明此插补算法的可行性。最后进行机械臂的避障仿真实验,在MATLAB中对快速扩展随机树（RRT）算法和双向快速扩展随机树（RRT-Connect）算法进行对比实验,仿真证明：RRT-Connect算法速度快,路径短,更能提高机械臂在复杂路径下的规划效率。     

基于MATLAB的KUKA焊接机器人轨迹规划与运动学仿真

在工业机器人的应用控制中,其作业轨迹的规划是系统设计的关键内容,为了使焊接机器人能根据设定的轨迹和速度进行高效施焊,以KUKA KR10 R1420型工业机器人为研究对象并分析其结构,采用D-H参数法建立各杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程。利用MATLAB机器人工具箱构建KR10 R1420型工业机器人的数学模型,并进行了轨迹规划和运动学仿真,获得平稳且连续的末端执行器轨迹和各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线,仿真结果验证了所建KR10 R1420型工业机器人运动学模型的正确性和合理性,为焊接机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。     

坐标系在机器人自动打磨设备中的应用

机器人打磨因改善工人作业环境且打磨质量高受到越来越多的关注,这对机器人的运动路径规划提出了较高的要求。正确认识和灵活运用坐标系能极大地方便编程和调试工作。以实际工程项目为例,介绍了机器人的坐标系统,针对性地分析了机器人打磨工艺流程,详细说明了各坐标系在不同铸件打磨阶段中的应用,实现了高效轨迹编程与刀具的磨损补偿。     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向，直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续，采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象，因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化，使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验，实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

Trajectory planning for automated robotic deburring on an unknown contour

For a conventionally automated robotic deburring system, a precise model of the mechanism and geometric knowledge of the environment is necessary. Also, the accuracy of the planned trajectory must be high. The trajectory which the robot travels is usually planned with a small depth inside from the constrained surface of the environment. For a workpiece with unknown contour, planning a trajectory may be unfeasible. Therefore, in this study, we present a novel trajectory planning, which allows for arbitrary planning of trajectory with a large distance inside the constrained surface. When the manipulator comes into contact with the environment, the robot controller compensates for the trajectory in real time by applying an innovative geometrical projection method. To demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method, a Cartesian robot arm on which a grinding tool is rigidly mounted performs precision deburring and chamfering on unknown contours. Experimental results indicate that the manipulator is controlled in terms of automatically deburring the edges of parts with an unknown geometrical configuration. Moreover, its cutting force is maintained at a desired level.     

基于跟踪微分器的移动机器人轨迹规划与跟踪控制研究北大核心

针对移动机器人的轨迹规划和轨迹跟踪控制问题,提出一种加速度和速度约束情况下,通过贝塞尔曲线拟合参考轨迹,再利用跟踪微分器规划平滑速度的轨迹规划新方法;基于Backstepping方法,建立机器人位姿误差方程并进行控制器的设计,同时分析了控制参数对轨迹跟踪性能的影响;将轨迹规划方法和控制算法结合,并在仿真平台和移动机器人实物平台上进行实验验证。实验结果验证了轨迹规划算法和控制器的可靠性及有效性,相比于未进行速度规划、速度不连续和滑模控制等方法,提出的方法控制平稳且有效减少了位姿误差。     

飞机尾翼喷涂轨迹规划算法研究

针对现阶段我国航空制造业对飞机喷涂效率以及表面质量的新要求,结合某型号飞机垂直尾翼模型的喷涂特点,提出一种轨迹规划算法,并给出该算法的具体函数表达式;利用DELMIA/IGRIP模块实现了机器人喷涂的运动控制仿真模拟,并且在前期喷涂试验中获得了样板涂层的表面质量参数,为后续实际喷涂以及实现机器人喷涂离线编程控制提供一定的理论依据。实验结果表明:该轨迹规划算法合理,具有一定的实际应用价值。     

基于MATLAB Robotic Toolbox的关节型机器人运动仿真研究

在MATLAB环境下对关节工业机器人进行仿真分析。以ER3A-C60机器人为例,分析了它的正运动学、逆运动学和轨迹规划问题。利用Robotics toolbox和D-H参数建模方法,建立该机器人的运动学模型,进行该机器人轨迹规划的仿真,得到机器人关节角、角速度、角加速度随时间变化曲线,验证该机器人参数的合理性.