基于图像的机器人视觉伺服系统仿真

以四自由度GRB-400工业机器人为研究对象，采用CORECO图像采集系统，构建了基于图像的视觉伺服控制系统。建立了机器人视觉伺服系统的数学模型，推导了GRB-400机器人系统图像雅克比矩阵。应用Matlab和Simulink，对GRB-400机器人图像视觉伺服系统进行仿真实验。结果表明，本文构建的机器人视觉伺服系统对静态目标定位、对直线运动目标及曲线运动目标进行跟踪，可以达到较快的响应和较高的精度。     

基于滑模变结构控制的机器人视觉伺服系统研究

文章以4自由度GRB-400工业机器人为研究对象,采用CORECO图像采集系统,构建了基于图象的视觉伺服控制系统.先推导了GRB-400机器人系统图像雅克比矩阵,然后针对该视觉伺服控制系统设计了一种模型跟踪变结构控制器,并给出了闭环系统的稳定性及结构参数鲁棒性分析.最后通过实验结果验证了该滑模变结构控制器具备良好的鲁棒自适应及抗干扰能力.     

全向四驱变电站巡检机器人运动控制系统设计

为了实现变电站室内外一体化巡检,开发全向四驱结构的变电站巡检机器人。着重阐述该机器人运动控制系统的开发过程:介绍全向四驱移动平台的机械结构及运动控制系统结构,建立移动平台的运动学模型,探讨全向四驱机器人不同的运动模式并提出了控制方法。对研制的全向四驱变电站巡检机器人进行测试,验证了运动控制系统的可靠性以及控制方法的有效性。     

解耦球形腕拟人机械臂运动控制算法研究

为满足极端环境对机械臂在集成度和性能方面的特殊要求,文章提出一种具有高集成度球形手腕机构的7自由度机械臂,对运动控制算法进行了深入研究。首先,分析了机械臂结构特点,其末端手腕的灵活性和紧凑性由双万向节和双半球结构来保证;其次,建立了机械臂的运动学模型,从正逆运动学两个角度对机器人的特征进行了描述,并以其位置与姿态解耦的特点为突破口开发了机械臂的运动学算法;最后通过MATLAB仿真工具,通过绘制机械臂轨迹曲线对正逆运动算法进行仿真,验证算法的有效性以及其跟踪轨迹时的精确性。     

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。     

基于有限状态机的输电线路巡检机器人自主越障运动控制方法

针对输电线路巡检机器人自主越障运动控制复杂、越障效率低等问题,以一款五臂式巡检机器人为例,通过规划与分析机器人越障动作序列,基于有限状态机理论,提出一种机器人自主越障运动控制方法。通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障运动控制模型,对机器人自主越障运动进行控制;将机器人置于线路环境进行巡检实验。结果表明：该机器人能自主识别并稳定、高效地跨越线路障碍,完成巡检任务,验证了机器人系统的合理性及自主越障运动控制方法的可行性。     

关节非线性的串联双连杆机械臂运动控制研究

各轴上的关节非线性和不同轴间的动力学耦合效应是导致多轴工业机器人轨迹跟踪误差的主要非线性因素。因此,提出一种考虑关节非线性的串联双连杆机械臂模型的工业机器人运动控制方法。通过构造机械臂运动学和动力学模型,将连杆的非线性刚度和摩擦力直接辨识为关节非线性,从而进行参数化建模,通过实验验证了模型的有效性;提出了辨识双连杆动态模型的二自由度控制方案及带可变陷波滤波器的反馈整型控制方案,对机械臂运动进行控制。实验结果表明:与常规PI轨迹跟踪控制方法相比,此控制方案缩短了调整时间且减小了最大路径误差,降低了超调量。研究表明该控制方案能够有效地抑制残余振动,提高机械臂运动稳定性和轨迹追踪精度。     

双臂机器人协调搬运运动的运动学分析

针对双臂机器人协调搬运运动模式,文章提出了一种新的坐标系变换方法。以双SCARA机器人组成的双臂机器人为研究对象,首先运用DH算法推导出单臂SCARA机器人的运动学方程。然后建立双臂机器人协调搬运坐标系,找出搬运工件与双臂机器人的约束关系,根据规划的搬运工件轨迹求出主机械臂末端的运动轨迹,根据主机械臂各个关节的实际关节角度求解出从臂的运动轨迹。最后采用Adams与MATLAB联合仿真实验平台进行仿真验证,实验结果表明双臂机器人可以完成定姿态与变姿态两种运动模式。     

基于ROS的机器人运动控制研究

当前机器人控制研究成本高、效率低下,机器人操作平台ROS(Robot Operation System)开源编程资源丰富,是机器人控制研究的有效工具。为拓展机器人在非结构环境下机器人视觉受限的运动能力,文章基于ROS平台进行了机器人触力觉信息感知的运动控制方法研究。在ROS平台下机器人运动控制命令以消息发布订阅的形式传递,实现机器人在夹持操作后的运动规划控制。搭建机器人平台并进行了相关实验,验证了在ROS平台下与机器人通信并控制其运动的可行性。     

基于ROS的工业机器人及AGV的视觉协同控制系统

当前自动化上下料的机器人之间仍各自独立运行，上下料位置固定缺乏柔性，智能化程度低。针对以上问题设计了基于ROS的工业机器人及AGV的视觉协同控制系统，用以实现智能化、柔性化的上下料工作。在ROS系统上，基于全局视觉与改进ArUco tag识别技术，开发了机械臂和AGV的识别与控制模块，实现了两种机器人在全局视觉下的识别与路径规划；并基于动态指令技术和ROS主从机通讯技术，实现了所开发ROS系统与机械臂和AGV的可靠通讯；最后，考虑不同机器人的协作规则和目标位姿计算方法，结合上述机器人识别与控制模块，提出了一种机械臂与AGV的视觉协同控制方法。实验测试表明，该系统能够实现多机器人的识别、控制与协同，工件托盘能够通过AGV按照要求实现任意指定位置的上下料接驳，具有良好的稳定性与柔性。     

LabVIEW在机器人设计中的应用与研究

机器人产品的设计融合多个学科,其具有一定的综合性、复杂性。以六自由度机械臂的设计与运动仿真为例,借助于LabVIEW应用软件开发平台,将三维建模技术与虚拟仪器控制技术二者相融合,阐述LabVIEW在机器人产品设计与运动仿真中的可操作性及应用特点,实现了该机器人产品的设计与运动仿真。采用该方法缩短了研发周期,提高了产品研发效率。     

模糊逆运动学控制方法在机器人视觉伺服中的应用

文章主要研究了基于图像的视觉伺服机器人系统的控制问题,首先构建了基于TCP/IP分布式视觉伺服机器人Look and Move系统,然后推导了视觉伺服GRB-400机器人的图像雅可比矩阵,最后针对该动态Look and Move系统提出了一种带有模糊自调整能力的逆运动学控制的设计方法,其特点是设计方法简单并可以在线调节相关参数,给出了闭环系统的阶跃响应实验结果,并与原逆运动学控制闭环系统的动态性能作了比较,实验证明了改进后的闭环系统具有更好的动态性能.     

自动充电机械臂运动学分析与样机试验

为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题,利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真;根据D-H方法建立了机械臂运动学模型,通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间,利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解,得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制,并进行机械臂样机试验。结果表明,自动充电机械臂结构可行,运动合理,能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。     

多目移动机器人实验平台的研究

带有多目视觉系统的移动机器人能在同一时间获取更多关于周围环境的信息,从而可以更好地判断周围环境的情况以及自身的处境。提出一种基于双目立体视觉、全景视觉、低位避障视觉的多目视觉移动机器人实验平台,介绍该系统的硬件结构、电机驱动系统、软件结构,重点分析视觉系统的构成与功能。该移动机器人在同一时刻能获得丰富的周围环境信息,从而可以更快地进行自我定位、目标跟踪以及路径规划。     

RV减速器装配机器人系统设计

在分析了RV减速器配件支撑盘和针齿壳的装配要求后,设计了由AGV和机械臂组成的移动装配机器人系统来代替人工实现工件的装配,以提高RV减速器工件的装配速度与精度,减少人为因素影响。提出了二次目标定位的机械臂定位控制策略,弥补了AGV的定位误差,提高了机器人的识别精度,减小了系统整体运行时间。利用HALCON软件实现对装配对象的识别与定位,加入了去除物体阴影的自适应阈值算法,提高了目标的识别速度和精度。大量实验测试表明,所设计的机器人能够完成RV减速器支撑盘和针齿壳的定位抓取和装配工作,最大定位误差为0.906mm,平均定位误差为0.4325mm,平均识别时间为0.695s。在现有软硬件条件下,该系统能够替代人工完成1mm内的间隙配合装配工作。     

基于共享库的通用工业机器人示教器软件设计

针对市场对工业机器人需求多样化的趋势,设计一款应用于嵌入式Linux操作系统的通用示教器软件。基于QT开发框架进行人机交互界面设计,依据需求分析和示教器的工作原理设计了运动控制模块、机器人语言的代码编辑模块、基于机器人语言代码示教复现模块以及通信与数据采集模块等内容。为了让示教器软件具有通用性,在软件架构中引入了Linux操作系统共享库技术,将与机器人算法相关的代码按照通用的接口集成到可替换的共享函数库之中。最后结合摆臂焊接机器人和SCARA机器人机械本体搭建了工业机器人控制系统并且分别进行操作测试,结果表明设计的示教器软件人机界面友好,功能完善,并且可以应用于不同的工业机器人。     

铁路牵引变电所智能巡检机器人的研制

为满足铁路变电所巡检无人化的发展要求,提高检验工作的质量和效率,设计了一种用于变电站室内巡检的机器人。其主要由移动小车、升降总成、操作总成、控制柜四大部分组成。介绍了各个部分的机械结构,对巡检机器人的工作流程进行了描述。该设计实现了机器人整体移动、平台升降、相机拍摄图像和机械手操作开关等功能。建立了坐标系,分析了各个坐标系之间的转换关系,进行了相机的参数标定和手眼标定,计算出机械手到目标点的位移值。测试结果表明:该机器人能够完成对电气控制柜的巡检工作,并能接收远程指令对电气开关进行开合操作。研制的巡检机器人可降低巡检人员的工作强度,提高巡检效率。     

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。