基于齐次变换矩阵的盾构机掘进位姿建模与求解研究

为了更加精确快速地求解盾构机在掘进过程中的姿态变化,采用基于空间齐次变换矩阵元素的位姿正解求解方法建立盾构机位姿正解解算模型,并利用牛顿拉夫逊算法对得到的以齐次变换矩阵元素为未知量的非线性方程组进行逐次迭代求解,得到齐次变换矩阵各元素数值解;然后,根据齐次变换矩阵各元素与位姿映射关系求解对应位姿.并根据各个液压缸杆长约束条件建立位姿反解数学模型,在Matlab中对位姿正反解进行求解,并分析比较正反解结果的吻合度.结果表明,其误差在0.018％左右,在误差允许范围内,证明了所建立的盾构掘进位姿正反解数学模型的正确性.     

移动机器人的位姿误差分析

从静态和动态两个方面分析了移动机器人平台位姿误差的主要来源,采用矩阵微分法建立了平台位姿误差的模型,并根据建模分析和平台实时位姿检测结果对机器人平台进行位姿补偿。     

面向筒类舱段自动装配的两点定位调姿方法

为解决航天器数字化对接装配中的调姿问题,提出了两点定位调姿法：通过改变对接舱段上2个关键点的位置来实现舱段空间位姿的调整,采用五次多项式轨迹对舱段进行调姿轨迹规划并约束舱段的运动参数,确定舱段合理的调姿时间,保证舱段平稳快速地完成对接任务。该方法简化了调姿算法,采用串联机构即可满足调姿算法要求,避免了多轴协调控制,降低了控制难度。利用ADAMS对所提出的方法进行仿真验证,通过两点定位调姿法调整对接舱段可使其到达目标位姿,位移、速度、加速度轨迹光滑连续,同时满足各边界约束条件,调整后舱段姿态与目标坐标值最大偏差为-0.08 mm,调整过程中最大加速度为10 mm/s2。仿真结果表明,两点定位调姿法可满足筒类舱段数字化装配调姿的精确性、稳定性和高效性要求,有助于实现筒类舱段调姿过程的自动控制。     

基于悬丝机构的目标飞行物位姿解算分析与实现

根据项目指标要求,提出了一种用六丝悬吊的方法控制形状复杂或不规则目标飞行物姿态的方案,建立了数学模型,研究了模型的正解和反解。着重讨论了用反解迭代逼近绳长的算法来求正解的过程。用Matlab对此算法进行编程,并通过一个算例实现了快速求出飞行物位姿唯一正解的思路。仿真计算结果验证了悬丝机构控制目标飞行物方案的可行性。     

焊缝位姿及焊枪位姿的模型

针对机器人弧焊条件下的特殊要求,建立了焊缝位姿和焊枪位姿模型,以坐标系的形式定量描述焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确且严格地描述焊缝的焊接位置和焊枪姿态的参数：焊缝倾角、焊缝转角及焊枪工作角和行走角,并给出了计算方法。上述参数不但计算简便,而且可以直接代表焊接位置和焊枪姿态对焊接质量的影响因素。模型对于焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有非常重要的意义。     

基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定研究

针对传统的相机内参矩阵和相机位置参数标定方法较为繁琐复杂且与相机内参标定互相割裂的痛点,本文设计了一种基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定方法,利用采集得到的不同位姿关系下标定板图像以及对应的末端机器人末端执行器位姿数据,解算视觉位姿测量过程中涉及到的不同坐标系间位姿转换关系,一次性完成相机内参标定和相机位置参数标定....     

机器人加工几何误差建模研究:Ⅱ参数辨识与位姿优化

根据所构建的空间运动链,机器人加工几何误差一方面与手眼/工件/工具位姿参数辨识误差有关,另一方面与机器人关节运动学误差与弱刚度变形有关.针对这一问题,研究基于运动学误差补偿的手眼位姿参数辨识、考虑测量缺陷影响的工件位姿参数辨识、基于实际加工曲面误差估计的工具位姿参数辨识等新方法,解决位姿参数辨识精度受限于机器人运动精度、现场测点不封闭/密度不均/高斯噪音、加工抖动/受力变形/回转轴误差等多种因素影响的问题;综合考虑关节运动学误差、弱刚度变形、误差补偿,以整体误差控制为目标,建立加工误差补偿与机器人位姿优化通用模型,可推广应用于法向深度(磨削/铣削)、切向滑移(制孔)、角度倾斜(切边)等多种机器人加工误差控制;完成手眼/工件/工具位姿参数辨识试验、整体误差补偿与机器人加工试验,验证所提方法的有效性.     

新型三维平台机床及其初始装配位姿误差解耦分析

提出一种以3-2-1-SPS三维平台机构为原形的新型六自由度并联机床结构型式，介绍了其结构特点，论证该种结构形式的并联机床在其正交位姿是误差解耦的，选择正交位姿为机床初始装配位姿，改善了机床的装配工艺性。     

PUM762机器人校正系统研究

研究ＰＵＭＡ７６２机器人开机校正及电位器校正（零位误差校正）技术，并在分析了ＰＵＭＡ７６２机器人校正常数（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅ）的基础上基于ＶＡＬⅡ语言开发了简便实用的ＰＵＭＡ７６２机器人零３位误差校正的软件。     

两种实用的3P-2R和3P-3R空间机构的位姿解析解

本文基于空间座标的4×4齐次变换矩阵,针对两种实用的3P—2R和3P—3R空间机构,推导了从末端操作器的位置和姿态求中间各运动副(包括移动副和转动副)位移的一般解析式,并对其实用性作了讨论。     

仿青蛙机器人运动学分析

提出了一种仿青蛙机器人的机构模型及其运动学分析方法。基于青蛙生物结构的对称性,建立了仿青蛙机器人机构的平面机构模型;获得了该机构的运动学方程正反解和机器人跳跃过程中姿态调整的位姿与输入关节角的关系,分析结果符合青蛙跳跃的一般规律,最后通过实例计算进行了数字仿真验证。     

机器人钣金折弯系统仿真平台设计

现有钣金折弯加工机器人采用示教编程,针对其效率低、占用设备时间长的问题,对机器人钣金折弯系统仿真平台进行了设计与构建。基于对系统各组成单元的参数配置和局部坐标系定义,完成了参数化导入和定位,实现了系统仿真平台的环境构建;通过对钣金折弯任务状态下机器人操作末端位姿和任务目标位姿的数学模型分析,建立了机器人末端位姿和任务目标位姿的关系,生成了折弯操作时机器人末端的任务目标位姿;通过机器人运动仿真模块生成关节角度,选取试验钣金件对该平台进行了仿真试验。研究结果表明:该仿真平台能正确生成机器人执行不同钣金加工操作任务的目标位姿,并实现加工仿真,可为面向钣金折弯工艺的机器人离线编程系统研究提供借鉴。     

多自由度检测杆的设计与试验

本文介绍了一种采用三连杆机构、光码盘、单片机所构成的检测系统的设计与试验。该系统用于近距对象的平面位姿的测定，具有精度高，可靠，使用灵活方便，全天候等特性。     

基于机构精度通用算法的机器人位姿误差分析

在Denavit-Hartenberg参数法建立的机器人末端位姿变换方程的基础上,利用机构通用精度算法建立了机器人末端位姿误差模型。通过矩阵运算,建立了机器人末端位姿误差与各杆件运动学参数误差之间的函数关系式。在SCARA机器人上的实验表明,用此方法建立的误差模型进行误差标定和补偿,可以提高机器人的定位精度。     

自由曲面零件的寻位自适应检测方法研究

针对复杂曲面零件检测过程中难以准确定位和测量效率低的问题，提出自由曲面零件的寻位自适应检测这一新的方法。对该方法所涉及的曲面零件的自动寻位、测的自适应生成和基于寻位信息的位姿自适应检测控制等关键问题给出了可行的解决办法。在此基础上开发了曲面零件寻位自适应检测软件并进行了仿真验证。理论分析与实验结果表明，所提出的方法是可行的，为复杂自由曲面零件的无定位检测开辟了一条新的有效途径。     

解析表面零件的寻位算法

阐述解析表面零件的寻位加工问题的一种新寻位方法。该方法根据传感装置获取的工件特征信息建立零件表面方程 ,然后以递阶方式快速求取旋转变换矩阵和平移变换矩阵 ,最后通过集成求解出工件的实际状态 ,并据此实现对工件的位姿自适应加工。实际加工结果表明 ,所提出的方法具有良好效果。     

操作机机械接口轨迹准确度的优化综合

本文在满足操作机机械接口轨迹准确度的前提下，用优化设计法分析并确定有关结构参数公差的最佳分布。这一研究方法可用于一般开式链机构的精度综合。     

机器人装配过程的在线位姿检测与校正

精度是机器人装配过程中的一个基本要求，本文实际角度出发，在深入分析由视觉引起的装配过程中的零件抓取点的位姿误差的基础上，构造了一个运用光电开关检测零件位姿的正检测装置，并通过软硬件结合的方法，实现了零件位姿误差的实时校正与补偿，从而解决了这一难题。     

强度渊制光纤位姿传感器的检测性能提高技术

本文研究了强度调制光纤传感器的反射信号检测技术，提出基于直扫描光电二极管阵列(SSPA)取样积分的时域光强检测方法，它具有信号处理简单，有效抑制环境光和电路背景噪声影响的特点．该方法的实施有效地提高了强度调制传感器的测量精度和稳定性。