各类机器人亮相2015年工博会

2015年中国国际工业博览会于11月3日在上海开幕。本届工博会首次移场国家会展中心,展会规模和参展企业双双创下历史之最。     

机器人打磨铸钢件的效率与打磨力研究

对于给定材料与工况环境,磨削效率和砂轮磨削力只与磨削深度、砂轮线速度和工具进给速度3个因素存在直接关系,而磨削效率可由单位时间磨除材料的体积表达。基于自主设计的一套工业机器人打磨系统,针对铸钢材料通过四因素多水平正交试验法,找出了最高磨削效率下各因素的参数值,并分析了磨削参数对磨削力影响的敏感性。通过实时采集机器人关节电机和磨削工具电机的工作扭矩值,计算出砂轮在不同磨削参数下的磨削力值,并利用多元线性回归分析方法,得出针对铸钢材料的磨削力经验公式。研究内容对机器人在铸钢件磨削过程中的控制参数设定,以及磨削工具结构的进一步优化设计,提供了有益的参考。     

基于速度最优的码垛机器人轨迹规划算法

机器人运行轨迹直接影响其运动效率.在码垛工艺要求下,为追求最快的速度和最优的运行轨迹,提出了一种基于速度最优的机器人运行轨迹规划算法.通过设定机器人运行起始点、目标点,自动对运行轨迹进行规划并计算出所经过的中间点.仿真和实际应用结果表明,所提出的算法减少了码垛工艺下机器人的示教点,并且所规划的路径运行时间较短,提高了生产效率.     

工业机器人的运动学分析与仿真

为了更加精准地控制工业机器人,使其能按照预定轨迹完成规定任务,以典型的六自由度串联机器人为研究对象,对其运动学进行分析和研究.基于改进D-H参数法建立各连杆固连坐标系,确定D-H参数;推导出机器人的运动学方程,建立数学模型,并用代数法进行逆运动学分析计算,求解出各个关节角度;利用Matlab中Robotics Toolbox工具箱进行正逆运动学仿真分析,并验证建立模型的正确性.结果表明,该六自由度机器人运动学分析正确,为之后研究机器人的运动控制奠定了基础.     

四臂医疗转运机器人设计及仿真平台搭建

针对医护人员短缺问题提出一种新型四臂医疗转运机器人,该机器人可在病床和轮椅之间转运行动不便的病人.对机器人结构进行设计,对机械臂进行正逆运动学分析.为研究机器人的控制算法,利用Webots软件搭建机器人仿真平台,在Webots中建立仿真工作环境、机器人模型和病人模型,编写底层控制器;利用Qt开发带人机界面的上层控制器,并通过TCP/IP与底层控制器进行信息交互.通过病人起坐仿真实验,验证了仿真平台的可行性,验证了机器人结构的可行性,为该机器人的后续研究奠定了基础.     

基于HJI理论的双半球胶囊机器人姿态非线性控制方法

考虑到自主研发的双半球胶囊机器人系统不确定性以及外界扰动等非线性特征问题,提出了一种基于Hamilton-Jacobi不等式(HJI)理论的双半球胶囊机器人滑模鲁棒非线性控制策略.通过拉格朗日动力学原理建立双半球胶囊机器人被动模态的动力学模型,并将Hamilton-Jacobi不等式理论应用于设计滑模鲁棒的控制律来确保控制系统的稳定性.此外,通过Lyapunov方程验证了该双半球胶囊机器人基于HJI理论的滑模鲁棒控制系统的有效性,并对所设计的控制器进行了仿真实验,仿真和实验结果表明所设计的控制策略能有效地抑制外部干扰对控制误差的影响,提高了双半球胶囊机器人系统的控制精度.     

焊接机器人的研究进展与发展趋势

焊接机器人的应用有效地提高了劳动生产率,改善了工人劳动强度,而且具有良好的稳定性.然而焊接机器人的适用范围狭窄,经常出现焊偏、咬边和气孔等问题,导致其对焊接精度和控制方法的要求较高,阻碍了焊接机器人的应用和发展.针对环境视觉分析、控制方法、运动学原理、虚拟现实技术和传感器技术等方面对国内外焊接机器人的研究进展进行回顾、综述和分析;按照技术原理对焊接机器人进行归纳分类,从控制方法型、机器视觉型、运动学原理型、人机交互型和其他类型5个方面介绍焊接机器人研究的关键技术和发展趋势;针对当前焊接机器人的研究进展和发展趋势做出总结.未来焊接机器人将朝着多元化、智能化的方向发展,对未来焊接工业的发展将起到重要推动作用.     

线性直角运动机器人结构分析及优化

针对车间多工位间的物品输送,提出了线性直角运动机器人方案。该机器人通过上、下2套底盘交错运动实现横向和纵向行驶,为现代无人工厂提供了一种高效的输送方案。通过在横向和纵向2种运动状态下对底盘的受力分析和有限元计算,预测上底盘受力和变形情况,优化了机器人结构。通过制作实验样机,建立实验模拟场地,在不同速度和承载力下进行了3次运行测试,得出了承载能力、运行速度和定位精度的关系,验证了机器人结构优化的合理性,论证了该机器人技术方案的可行性。     

基于遗传算法的机器人加工位姿优化研究

针对工业机器人的加工效果具有位姿依赖性这一特点,基于机器人性能评价指标和遗传算法提出一种优化机器人加工位姿的方法.建立机器人正运动学模型和静刚度模型并选取机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标;通过蒙特卡罗法得到机器人运动性能、刚度性能在关节空间和笛卡儿空间的分布图,通过分布图研究机器人各关节对机器人运动性能、刚度性能的影响;基于机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标设计适应度函数,使用遗传算法对机器人加工位姿进行优化,优化后机器人性能得到了提升.     

协作机器人的运动学误差模型及标定算法

针对六自由度协作机器人在实际应用中,由于加工、装配、传动和磨损等多方面因素,导致绝对定位精度低的问题,提出一种基于机器人工具末端的运动学误差模型建立方法.在无外部传感设备的条件下根据所设计的标定板,基于最小二乘法和采集的多组机器人实际位姿误差辨识误差模型,对机器人运动学参数与其理论值间的偏差进行补偿.修改底层控制器中参数,修正由于机器人内部机构偏差引起的绝对定位精度误差,提高机器人运行位置精度.