主被动测量机器人轨迹控制的误差分析与补偿

主被动关节臂式测量机器人兼具了柔性测量臂测量灵活和传统机器人可编程的特点.基于Denavit-Hartenberg方法建立了测量机器人的数学模型,根据测量机器人和被测对象自身特点和相互关系对系统中实际存在的各种误差因素进行分析,并引入了轨迹误差传递函数对机器人的轨迹进行了预先补偿,提高了系统的轨迹精度.     

柔顺并联机器人动力学及轨迹跟踪

以含有开槽型柔顺关节的并联机器人为研究对象,对其动力学及轨迹跟踪问题进行研究。根据柔顺关节特性,建立系统分析模型,应用拉格朗日方法建立系统动力学方程。为补偿系统具有的不确定性,分别设计趋近律上界滑模控制策略和径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络趋近律滑模控制策略,基于Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性。应用S型速度规划曲线,分别给出直线轨迹和圆轨迹的运动规划算法。仿真结果表明,系统模型及控制策略能够有效实现柔顺关节并联机器人的轨迹跟踪。     

基于遗传算法的机器人末端位置补偿轨迹规划

提出了一种机器人末端位置调整补偿的轨迹规划方法,利用遗传算法求解了机器人末端位置调整引起的关节变化量。利用该方法,机器人可在不精确环境下进行校正式示教学习,通过示教还原后可实现模糊环境中的机器人末端连续轨迹扫描。利用该方法在4自由度机器人上获取了理论关节轨迹与校正轨迹,试验结果证明了该方法的可行性。     

轻量化汽车焊接机器人视觉测量及焊接轨迹跟踪

分析了轻量化汽车中铝厢车箱体的组成及基本制作工艺,针对其工艺对其焊接机器人系统中的机器人本体、机器视觉定位与检测系统及控制系统进行了研究。根据双目立体视觉理论建立机器人视觉测量模型,运用计算机对视觉测量模型进行仿真求解计算,再用试验的方法进行验证。研究结果表明,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪仿真误差在0.18 mm,仿真误差较小,说明运用双目测量理论的视觉测量模型跟踪精度较高,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪试验误差0.2 mm基本一致,验证视觉测量模型的正确性,仿真及试验焊接轨迹跟踪误差完全满足实际生产需求。该研究为焊接机器人的工程应用及视觉测量技术在机器人轨迹跟踪方面的应用提供了有益的参考和借鉴。     

双自由度并联机器人的轨迹控制研究

针对双自由度并联机器人的轨迹控制,提出了双自由度并联机器人运动学的控制方法.运用几何解析法对双自由度并联机器人的正逆运动学进行了分析,同时搭建了其实验控制系统平台,最后完成了该并联机器人的圆弧轨迹控制实验.实验结果显示该控制方法具有较高的控制精度.     

6自由度3-UrRS并联机器人轨迹规划

对一种新型3支链6自由度并联机器人3-UrRS进行了运动分析,推导出3-UrRS的位置反解计算公式。利用虚拟样机技术对动平台定姿态角和变姿态角2种期望轨迹进行了规划,得到6个驱动电机的转角运动轨迹。最后通过规划结果验证反解计算公式的正确性。     

三自由度并联机器人运动学分析及轨迹研究

介绍了三自由度并联机器人的结构特点,并对其进行运动学分析,建立该机构的逆向运动学方程。基于运动学的逆解对并联机器人的轨迹进行规划,采用多项式的方法对轨迹进行修正,在UG里建立模型再导入ADAMS进行仿真试验。该方法优化了并联机器人的运动特性,提高了抓取速率,避免了抓、取过程中对机器人造成的冲击。     

基于摆线运动规律的悬索并联机器人轨迹规划

六自由度绳索悬挂式并联机器人属于大柔性机械系统，为保证运动的平稳性，要求动平台的运动轨迹光滑连续，为此提出了基于摆线运动规律的笛卡儿空间连续轨迹规划方法，该方法计算简单，实时性好。利用该方法对直线轨迹、圆轨迹和过离散点轨迹进行了规划。运动学和动力学方程的计算结果表明，绳索的速度、加速度和拉力变化连续平缓，而且绳索拉力始终大于0，因此动平台运行过程中动态响应小，绳索张紧可靠。该方法适用于悬索机器人的轨迹规划，同样也适用于对运动平稳性要求较高的其它机器人系统。     

三自由度解耦并联机器人设计与轨迹规划

由于传统的并联机器人具有高耦合性和难以控制的缺点,所以要研究并联机构的解耦性,而只有结构解耦才是真正的运动解耦,研究了一种三移动自由度解耦并联机器人。首先根据平移运动解耦构型方法设计三移动自由度并联解耦机构,用Pro/E建立三维建模,并进行机构分析,验证解耦特性;然后将三维模型导入Adams中,并简化动力学模型,建立并联机构的虚拟样机;最后采用5次多项式插值函数对机构进行轨迹规划和运动学仿真。结果表明,设计的并联机构是解耦的,轨迹规划方案合理,机构运动学性能良好,对轻型产品的高速搬运有很高的应用价值。     

6-SPU并联机器人的轨迹规划与仿真

针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。     

激光制导测量机器人系统设计及运动学分析

提出新型“光束运动—光靶跟踪”激光跟踪测量方法,并在此方法基础上研究激光制导测量机器人技术,研制并开发一种能够在水平和垂直被测对象表面上运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人系统。该机器人机构融合轮式机构、爬行臂式结构和真空吸附式机构的优点,具有重量轻、体积小、运动灵活和反应快速等特点,可以根据不同被测对象表面特征变换测量模式,利用轮式结构实现机器人在水平被测表面上高速远距离运动,利用爬行臂式和真空吸附式机构实现机器人在倾斜光滑表面上灵活地爬行和转向。建立机器人的运动学模型并对其运动特性进行分析,利用激光跟踪仪和三坐标测量机对研制激光制导测量机器人进行性能测试,试验结果不仅证明了该机器人能够跟踪激光束自动高效地完成被测对象实体测量,同时也验证了所建模型的有效性和正确性。     

一种小型履带机器人结构设计与实现

设计了一种小型关节式履带机器人,其主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻,便于携带.介绍了主要功能指标,并详细分析了其机械结构.实验证明了其有较强的越障能力和环境适应能力.     

智能灭火机器人系统的设计与实现

智能灭火机器人系统控制器模块以嵌入式微处理器ARM9为核心,传感器模块主要由红外测距传感器和远红外火焰传感器组构成,驱动器模块由大功率伺服直流电机和普通直流电机组成。依据沿墙行进规则和程序设计模块来完成机器人遍历房间、寻找火源并将其熄灭的程序编程。通过该设计完成的智能机器人系统可在8S内完成任意房间的灭火,达到了国际先进水平,同时还提高了机器人运行的可靠性。     

移动机器人对障碍物运动轨迹预测方法的研究

确定了移动机器人在移动平面上的2个坐标系,并在其中一个坐标系中建立了机器人与障碍物相对位置变化的动态方程,运用Kalman理论障碍物动态轨迹进行预测,仿真实验表明该方法可对障碍物位置变化进行有效的预测。     

基于模糊控制的履带式行走机器人的实时控制

介绍了模糊控制在履带式行走机器人实时控制中的应用。通过对精确输入量的模糊化以及模糊控制规则的建立,实现了对机器人行走的实时控制。文中所设计的履带式移动机器人采用差动式驱动结构,实验证明,比传统的带转向轮的移动机器人更容易实现其转向控制。     

基于单目视觉的并联机器人末端位姿检测

高效、准确地检测机器人末端位姿误差是实现运动学标定的关键环节。提出一种基于单目摄像机拍摄立体靶标序列图像信息的末端执行器6维位姿误差辨识方法,构造具有平行四边形几何约束的四个空间特征点,并以平行四边形的两个消隐点为约束,建立空间刚体位姿与其二维图像映射关系模型,实现末端位姿的精确定位,然后以Delta高速并联机器人为对象,进行了运动学标定试验,验证该方法的有效性,为这类机器人低成本、快速、在线运动学标定提供重要的理论与技术基础。     

基于慧鱼模型对焊接机器人无碰撞轨迹规划的研究

根据焊接机器人加工过程中所要完成的轨迹及避障任务,进行了机器人沿一定轨迹运动的无碰撞轨迹规划。首先通过同心圆柱面配合切面投影方法来细化机器人工作空间,寻优无碰撞加工路径。再基于慧鱼(fishertechnik)创意组合模型组装了三个自由度的焊接机器人来验证其加工轨迹。最后借助仿真软件获得优化的机器人三维空间加工路径。     

基于工业机器人的三维形貌自动化测量系统

为了满足工业产品在线形貌测量的需求,设计了基于机器人的三维形貌自动化测量系统。对系统组成和系统工作过程进行了阐述,针对扫描测头测量范围有限的特点,提出一种基于标记点的图像拼接方法。试验表明,该系统能够反映被测物表面的基本情况;该方法能够避免繁多的标记点,对被测物影响小,保持被测表面的原有形貌,自动化程度高,能够适用于工业生产的在线测量。     

CT导航并联机器人构型设计及分析

为满足医疗上的任务灵活空间的要求,提出了一种新型的机器人机构,并从定义上考证,确定为单闭链并联机器人构型.文中用螺旋理论的矢量形式表示了运动输出特征方程,根据机器人机构拓扑结构理论分析了机构的活动度,同时通过公式对任务灵活空间进行了分析,绘制了动平台空间姿态随参数变化的规律表,提出了影响并联机构任务灵活空间的关键参数.对并联机器人构型的设计提供了一种理论上的参考.