微装配并联机器人MicaboF2运动精度测量

德国布伦瑞克工业大学机床及加工技术研究所(IWF)开发了一套专门用于微装配作业的混合式并联机器人系统MicaboF2.为了评价该机器人的装配精度,按照欧洲国际标准EN ISO 9283建立了一套用于测量机器人精度的测试系统,测试了机器人的4个性能参量--位置重复性、多方位准确度、位置超调量和位置稳定时间.测量结果证明该机器人满足微装配的作业要求.     

基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法

当前大型星载设备的安装采用人工操作机械臂的方式完成。由于星载设备昂贵,装配过程在半封闭非直视条件下进行,需要多人进行人工观察与口令调整,耗费数小时,装配效率低下。为提升装配效率,实现装配过程的智能化与精准化,提出一种基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法。采用机器学习与双目视觉实现装配体之间的精确位置测量;通过机器人手眼标定完成视觉空间到机器人空间的运动映射;综合分析装配路径的干涉状况,对装配路径进行机器人运动规划;最后通过虚拟现实技术实现装配过程的可视化。整个装配过程可自动完成,装配时间缩短在若干分钟以内。进行了卫星与星载设备的模型装配试验,结果表明装配误差小于0.3 mm,验证了所提方法的有效性。     

欠信息正交视觉装配机器人机械系统研究

为解决机器视觉在零件的自动装配领域三维重构精度不高且计算量大的问题,提出了一种基于正交视觉装配机器人系统。运用了两个工业相机构成正交视觉,将动态视觉问题转化为静态问题,将立体视觉转化为平面视觉;采用三个平移滑台和三个转动自由度的机械臂构成装配机器人的主体,达到了降低装配机器人的控制难度和提高装配机器人的空间到达能力的目的;建立了正交双目视觉模型,演算了零件在两个正交下获取其空间位置和姿态的基本原理;最后通过对执行件末端定位精度的柔性仿真,验证了装配机器人的机械系统的可行性。     

基子视觉装配的专用机器人系统研究

针对多轴孔类的零件，为提高装配质量和减少对人工技能的依赖，设计制造了基于视觉装配、采用主动柔顺的方法保证零件之间正确装配关系的专用机器人系统，并对该机器人的总体设计、并联手腕设计、在线无接触测量、西门子专用数控系统的二次开发等研究进行了介绍。     

机器人装配视觉定位应用研究

为解决机器人装配的自动定位问题,将视觉定位技术应用到直角坐标型机器人设计成手机镜头（由LENS、BARREL部件构成）机器人装配设备中,开展了机器人装配设备视觉定位设计分析,以获取镜头LENS、BARREL部件在各个位置下的图像,通过模板匹配方法确定了LENS、BARREL部件中心的坐标值,建立了LENS、BARREL部件之间装配位置关系,提出了基于视觉定位的手机镜头机器人装配方法。在LENS、BARREL部件之间位置的一致性上对视觉定位技术进行了评价,并进行了手机镜头同一对位置下的镜头装配试验。研究结果表明,视觉定位实验为进一步研制手机镜头机器人装配设备奠定了重要基础。     

一种用于多轴孔装配的机器人系统研究

针对生产实践中的特殊零件．对机器人总体设计并联手腕设计、在线无接触测量、西门子专用数控系统的二次开发等进行了研究。该机器人基于视觉装配．失用主动柔顺的方法保证零件之间的正确装配关系，有效地提高了装配质量和减少了对人工技能的依赖。     

基于视觉装配的专用机器人系统研究

针对多轴孔类的零件,为提高装配质量和减少对人工技能的依赖,设计制造了基于视觉装配、采用主动柔顺的方法保证零件之间正确装配关系的专用机器人系统,并对该机器人的总体设计、并联手腕设计、在线无接触测量、西门子专用数控系统的二次开发等研究进行了介绍。     

机器人装配中的视觉引导定位技术研究

机器视觉技术在工业自动化中的应用日趋广泛,在机器人装配过程中应用视觉技术可以提高装配的自动化程度。以花键轴套为研究对象,根据花键区域和非花键区域的明暗区别,采用区域生长的方法对花键区域进行提取。分析确定花键的几何特征点,利用双目测量模型进行三维测量,基于特征点进行图像匹配实现花键的精确定位。根据花键间隙进行花键对准检测,判别花键轴套的对准情况。由相机成像模型确定间隙所在像素区域,并作为检测窗口实现花键的对准。通过实验验证视觉引导定位技术在机器人装配中的可行性。     

三维阶梯轴孔非接触式装配技术研究

针对某装备轴孔空间精密对接问题,提出了适用于三维阶梯轴孔非接触式装配的新方法。在装配过程中,借助绝对臂测量机建立系统的统一坐标系,构建了轴孔全行程间隙最小值最大化模型,并以此为目标提出一种高效率的目标寻优算法——邻域搜索法,从而确定最佳装配位姿。设计了一种6自由度混联机器人,运用螺旋理论计算其自由度,通过解析法构建系统位置正解;利用优化后的姿态参数进行姿态变换,最终完成三维阶梯轴孔非接触式精密装配对接。仿真和试验证明该方法可靠,并可有效应用于工业阶梯轴孔装配。     

复杂构件三维激光测量与仿真装配集成应用研究

针对零件装配定位精度低与装配方式落后的现状,通过三维激光自动测量技术研究,采用光学跟踪仪实现了零件位置和姿态的实时跟踪,解决了零件精确定位的难题。通过将实时测量的零件空间坐标与三维模型进行比对,获得了零件位置与标准位置的偏差值,并自动计算出可由执行机构驱动的调整值,自动将零件调整到最佳的装配位置,解决了测量与调整协调联动的问题,实现了大型结构件零部件精确定位及装配,不仅大幅提高了装配合格率,同时也提升了装配效率。     

基于方向可操作度的机器人灵巧手抓持优化研究

以三指灵巧手的速度可操作性椭球和力可操作性椭球研究为基础,定义了机构的速度方向可操作度和力方向可操作度。在给定灵巧手操作位姿的条件下,以方向可操作度为目标函数,给出了灵巧手最佳传速方向和传力方向的优化方法。最后,以三指灵巧手为算例进行演示,得出了灵巧手在给定位姿下的最佳传速方向和传力方向,为灵巧手的抓持规划提供了值得借鉴的方法。     

用于桥梁检测的冗余度机器人设计及避障能力分析

针对桥梁检测设备的现状,提出一种新的具有冗余自由度的桥梁检测机器人方案,以实现检测摄像机在桥底的定位。对所提出的桥梁检测机器人进行了构型设计和运动学分析,利用可操作椭球和避障操作椭球的概念对其可操作度和避障能力进行了评估及仿真,以等高线图的形式直观地表示了机构主要参数对机器人可操作度及避障能力的影响,为机器人机构参数优化以及避障路径规划提供了依据。     

2-D localization system utilizing M-sequence encoded laser beam scanning

1IntroductionThere are various types of demands for position meas-urement in a restricted environment,and many localizationmethods have been proposed fornavigation of autonomous ro-bots or vehicles.We proposed the concept of the optical sig-nal field for this kind of position measurement and have de-scribed some practical examples[1-3].Since all these methodsare based on intensity of light,positional resolution is limit-ed by S/N ratio of received signal.If the radiated signal isdivided regio…     

Manipulability analysis of underwater robotic arms on ROV and application to task-oriented joint configuration

This paper describes the task-oriented manipulability of tele-operated robotic arms mounted on a remotely operated vehicle (ROV) and its application to task-oriented joint configurations. The main purpose of the study is to reduce the tele-operator’s burden in performing underwater tasks by enhancing the functionality of the manipulator. Even though a manipulator has 6 degrees-of-freedom (DOF), which is proper DOF to work in Cartesian workspace, the manipulator might have redundancy according to task types and order of task-priority. This paper focuses on the problem to utilize the redundancy by introducing a scalar function as an object of optimization. The scalar function is composed of a taskoriented manipulability measure (TOMM) and joint limit measure (JLM). Using sequential quadratic programming (SQP) with the object function, we obtained optimal postures of the manipulator for a given position constraint of the end-effecter. Adopting the scalar function as a performance index, we solved a redundancy resolution problem based on the pseudo inverse of the task-oriented Jacobian matrix.     

Sub-micron position measurement and control on precision machine tools with laser interferometry

The trend towards tighter part tolerances from precision machine tools is placing increased demands on position transducers on these machines. Improved accuracy, repeatability and resolution from the position transducers is required to match this trend.This paper describes a new performance modelling technique for laser interferometer systems. Each error affecting the measurement accuracy and repeatability is described in detail, along with the method to determine these performance measures. Two products from Hewlett-Packard — wavelength tracking compensation and the high resolution interferometer — are also described that will help meet the future measurement requirements for precision machine tools.     

安装距可调的锥齿轮副传动误差测量

由于在齿轮副的最佳啮合位置处测量齿轮副的单面啮合可精确得到锥齿轮副的传动误差,本文研究了锥齿轮副最佳安装距的调整方法,并开发了相应的传动误差测控软件。介绍了在最佳安装距位置对锥齿轮副进行单面啮合测量的原理,描述了通过传动误差分析、频谱分析和精度等级评定对传动误差进行评定的方法。利用统计过程控制(SPC)法对锥齿轮副的切向综合总偏差和一齿切向综合偏差进行了工艺评定和过程监控。然后,设计了基于最佳安装距的锥齿轮副传动误差测控软件,完成了对传动误差的实时采集、数据处理和曲线显示,最佳安装距的寻优调整以及测量结果的SPC统计分析。给出了测控软件的类图、顺序图、测试用例和软件界面。最后,实验测量了一对齿轮副在安装距寻优调整前后的传动误差。结果显示,提出的方法和传动误差测控软件可应用于锥齿轮副或面齿轮副的测量。     

一类新的冗余度机器人关节运动优化方法

针对冗余度机器人机构的关节运动优化进行研究.在机器人力可操作椭球及方向可操作度的基础上,定义冗余度机器人力方向可操作度,以力方向可操作度为性能指标,给出了冗余度机器人关节运动优化的一种新方法.与基于伪逆的优化结果比较,本文优化使得机器人力方向可操作度达到期望值的时间明显减少,在给定方向上力的传递性能得到改善,且能避免奇异.     

航空透明件光学角偏差测试仪的光学系统设计

光学角偏差为航空透明件的一个最重要光学性能指标.介绍了一种航空透明件光学角偏差测试仪,其光学系统采用LED光源、双光路、千兆网面阵相机等技术,实现了光学角偏差自动检测,并增加了分辨率检测功能.光斑位置检测为角偏差测试中的关键技术,其判断精度直接决定了仪器的精度.在模板匹配算法的基础上提出了一种新的检测光斑位置的亚像素算法,提高了仪器的测量精度.仪器的角偏差测量范围为±42.6′,测量的绝对误差≤±7″.     

异形回转零件的一种图像测量研究

讨论了利用线阵CCD图像测量方法。配备Z、Y二维运动工作台及绕Z轴回转数显工作台,对异形回转体三维轮廓尺寸进行检测,用Mar边缘检测算子对CCD获得的原始灰度图像进行处理,采取最小二乘法完成曲线拟合,以获得亚像元分辨率。在对Φ200mm异形回转体零件进行尺寸测量时,测量系统的分辨率达到微米级的水平。     

An off-line programming system for robotic drilling in aerospace manufacturing

Off-line programming systems are essential tools for the effective use of robots in the manufacturing environment. This paper presents a dedicated off-line programming system for robotic drilling in aerospace manufacturing. Following a brief introduction of the system architecture, the paper discusses two major problems of off-line programming for robotic drilling, i.e., redundancy resolution and position correction. A new performance index is proposed for the combined requirements of singularity and joint-limit avoidance, followed by a discussion of the redundancy resolution scheme by using numerical optimization at the joint displacement level. A position correction method using measurement data of reference holes is developed for the enhancement of robotic drilling accuracy. Robot programs generated by using the developed system have been tested on a robotic drilling system, and the experimental results are provided.