基于三基站协同的工业机器人动态轨迹测量方法

工业机器人轨迹特性是衡量其运动性能的14个关键指标之一。针对工业机器人动态轨迹测量中姿态数据测量时间长、时序对齐计算复杂度大的问题,提出基于三基站协同的工业机器人动态轨迹测量方法。实验结果表明,与基于单基站的工业机器人动态轨迹测量方法相比,本文提出的方法不仅可以减少近2/3的测量时间,而且可以显著提升工业机器人动态轨迹测量精度。     

基于激光跟踪仪的机器人性能测量与分析

正本文借助激光跟踪仪作为外部测量设备,结合自行研制的先进机器人性能测量系统(ARTS)对工业机器人进行性能测量,其指标可以覆盖GB/T 12642-2001《工业机器人-性能规范及其试验方法》规定的所有要求。一、工业机器人性能测试工业机器人性能测量的国际标准是ISO9283-1998《操作型工业机器人性能测量和测试方法》,该国际标准详细叙述了工业机器人的性能测试指标,以及每项指标对应的测试方法。2001年,我国颁布了其等效标准GB/T12642-2001《工业机器人性能规     

基于振动测试的工业机器人动态性能量化评价

工业机器人因其灵活性高和成本低等优点在工业生产中得到了广泛的应用。然而由于工业机器人关节和连杆的结构柔性,与数控机床相比,其系统刚度较差,在存在动态载荷的作业任务中,如机加工,容易发生振动。这一问题成为了机器人扩大加工应用的瓶颈,由此也就迫切地需要一种有效的方法来量化评价机器人的结构动态性能。为此,本文提出了一种基于振动测试数据的动态特性评价指标来量化工业机器人的结构动态性能。机器人的动态特性由频率响应函数描述,可以通过力锤激励的振动测试得到。基于频率响应函数函数,提取出机器人末端的加速度响应幅值与激励力幅值的比值范围,并以最大比值保守性地作为动态特性评价指标,以用来评估机器人的结构动态性能。所提出的量化评价指标可用于指导机器人选型、加工优化、参数配置等,从而实现减小机器人振动、提高机器人作业质量、降低生产成本等目标。     

工业机器人几何性能测评方法研究

工业机器人的几何精度是衡量其性能的重要指标,目前国内外已对如何进行工业机器人的精度检测与评价制定出了相应的标准,但由于这标准的不完备,在具体实施过程中依旧存在一些问题,比如性能指标定义模糊数据采集难同步及测量冗余点如何去除等。本文详细分析了当前进行工业机器人几何性能测评中存在的问题,并提出相应解决方法,在此基础上研发了机器人几何精度评测软件,并通过实验验证所提出的解决方法的有效性,本文的工作将有助于进一步完善工业机器人几何精度评测方法和相关标准。     

工业机器人伺服系统测试技术发展与趋势

工业机器人伺服系统是工业机器人的核心部件,对其性能和可靠性进行有效、客观检测,有助于优化伺服系统性能及应用。该文首先介绍工业机器人伺服系统组成和技术发展,总结工业机器人伺服系统的测试内容,从单参数/性能测试、多参数/性能测试、智能测试3种测试模式对伺服系统测试技术进展进行系统分析,最后总结工业机器人伺服系统智能测试发展趋势。     

基于视觉和工业机器人的动态抓取技术

目的 针对传送带输送产品过程中,机器人动态抓取产品的位姿数据计算问题,提出一整套基于智能相机和编码器检测的位姿数据计算方法。方法 首先搭建一套相机检测和机器人动态抓取系统模型,介绍抓取系统的构成及其工作过程;其次,为抓取系统创建各个坐标系,详细介绍各个坐标系间的变换关系、矩阵模型及需要标定的量;再次,设计标定量的测算过程和计算公式;最后,搭建以三菱工业机器人、欧姆龙智能相机及编码器等核心部件为主的实验样机,对上述位姿数据计算方法进行测试和验证。结果 实验结果表明,产品位姿数据的计算值与实测值之间的误差低于0.4 mm。结论 基于视觉和编码器检测的机器人动态抓取精度符合工程应用要求。     

自主移动机器人导航与定位性能测试设备研究

进行了基于轨迹分析方法测试自主移动机器人自主导航能力的研究,成功研制出了一种基于高精度GPS系统的机器人导航与定位性能测试仪器。从理论上论证了这一导航性能测试装备的软硬件设计、数据处理方法和导航测试指标的研究,并通过实验验证了该设备自身定位的精确性以及对实验机器人进行快速自主导航性能测试的能力。     

基于复合优化方法立式数控加工中心的多目标优化设计

为实现加工中心动静态性能不低于优化前性能,达到整机重量最轻的要求,本文提出了一种复合优化方法来研究多变量、多约束和多目标的数控加工中心优化设计。采用有限元分析和实验模态测试方法分析各大件动态性能,并验证了有限元模型的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大变形及应力等。以柔度为目标,采用变密度法拓扑优化设计立柱结构的外形框架;以固有频率为目标,基于元结构的可适应性动态优化方法设计加工中心的筋板结构;以固有频率和质量为目标,基于响应面法的尺寸优化确定各结构的最优尺寸。最后将优化后的各大件进行整机装配,分析校核整机动静态性能。分析结果表明,优化后的整机在保证加工中心动静态性能的条件下,整机质量从12749kg减少到12127kg,减重达到4.9%,达到了整机的优化设计要求,说明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

六轴工业机器人工作空间分析及区域性能研究

为全面准确地评价六轴工业机器人的位姿准确度和位姿重复性等性能指标,指导机器人不同工况下的应用,对机器人的多工作域性能指标进行测试分析。利用DH方法建立某型机器人运动学模型,通过蒙特卡洛方法求解该型工业机器人的最大工作空间;对机器人最大工作立方体进行区域划分,得到机器人多工作域;利用激光跟踪仪完成机器人多工作域性能测试。结果表明:该型机器人位置准确度为3.305 mm,位置重复性为0.039 mm;分析多工作域性能可知,位于机器人工作空间上部的工作域位置准确度优于下方工作域;机器人各工作域的位置重复性基本一致,内侧工作域位置重复性略优于外侧工作域。     

一种提取系统脉冲响应函数的高效的去噪算法

针对锤击激励方式不适用于工业机器人操作臂动态性能测试的情况,根据Duharm a l积分理论,利用系统输入矩阵的上三角形的特殊结构,并结合时域平均技术,导出了具有抗噪性能的高效的求取系统脉冲响应函数的平均递推算法。研究了算法对适合于机器人操作臂测试的阶跃激励方式的适用性,对算法的误差进行了分析。在二自由度动力学模型上进行仿真,与传统的时域解矩阵方法比较,平均递推算法在效率及降噪效果上具有明显的优越性。悬臂梁实验表明,平均递推算法能够获得与锤击法比较一致的结果。     

地面数字电视广播发射机整机效率测量不确定度分析

地面数字电视广播发射机整机效率是衡量发射机性能的关键指标之一。本文分析了该指标测量不确定度的来源,并对其测量不确定度进行了评定,提出了不确定度关注的重点,对于提高该指标的测试质量和结果评价,都具有参考价值。     

4-1型柔索驱动并联机器人稳定性度量及其灵敏度分析EI北大核心CSCD

4-1型柔索驱动并联机器人性能优越具有较好的应用潜力,但评价并保证机器人末端执行器的稳定性任务艰巨。为此,对4-1型柔索驱动并联机器人的稳定性度量方法进行研究,提出一种融合机器人末端执行器位置和约束力影响因子的稳定性度量方法及其指标;建立4-1型柔索驱动并联机器人稳定性灵敏度分析模型,探索并分析末端执行器位置和柔索驱动力等因素对机器人稳定性的影响程度,提出采用关联度研究和分析末端执行器位置及柔索驱动力等参数对机器人稳定性的影响程度。以4索驱动拣矸机器人为例,对所建立的稳定性度量模型及其敏感度分析模型进行仿真研究,得出了能够保证拣矸机器人末端抓斗满足预定稳定性要求的位置点集。稳定性敏感度研究结果表明:拣矸机器人稳定性对驱动力影响因素的敏感度较大,关联度为0.9387~0.9647;其次为位置影响因素,关联度为0.5439~0.7743。     

一种新型2-DOF平面并联机器人系统的研究

提出了一种新型 2 DOF平面并联机器人机构 ,它采用两台直线电机驱动平面并联杆机构 ,同时兼备直线电机高速、高精度运动和并联操作臂刚度大等优势。采用等效有限元的建模方法建立了 2 DOF平面并联机器人系统的动力学方程 ,通过对动力学模型分析发现 ,系统中直线电机的负载波动较剧烈。为克服负载波动对直线电机的稳定性及动态性能的影响 ,设计了一种基于扰动观测器的直线电机控制器。通过实验研究和系统测试表明 :直线电机的动态性能和稳态性能良好 ,2 DOF平面并联机器人系统的最大加速度为 2g ,稳定时间小于 6 0ms ,重复定位精度小于± 2 μm ,实现了高速高精度的点位控制     

基于机器人的复合材料缠绕策略优化

基于机器人的复合材料缠绕不同缠绕策略会对缠绕工艺及机器人运动稳定性产生影响, 为获得使机器人运动稳定性更优的缠绕策略, 研究了6自由度工业机器人的复合材料缠绕工作站, 单独分析了包络形式、悬纱长度以及测地线/非测地线缠绕等参数对缠绕工艺及机器人运动稳定性的变化参数的影响, 采用MATLAB进行不同缠绕策略的机器人缠绕轨迹计算, 确定规划后的缠绕轨迹, 基于ADAMS和MATLAB进行机器人缠绕动力学联合仿真, 获取机器人各关节力矩曲线, 分析规划后的缠绕轨迹对机器人运动稳定性的影响。进行了复合材料制品干纤维缠绕实验, 缠绕实验表明:采用优化后的缠绕策略进行复合材料制品缠绕时缠绕线型稳定, 缠绕过程无滑纱、交叠、架空等现象, 缠绕精度完全满足设计要求。      

工业机器人整机性能测试进展

工业机器人是实现数字化无人工厂为特征的工业4.0基础设备,我国已连续四年销量全球第一.以工业机器人为核心的智能制造行业蓬勃发展,但国内机器人检测方法,以及相关的检测设备的发展却参差不齐.现就机器人整机性能检测与校准存在的问题、检测技术与仪器的现状、最新发展成果等进行综述.     

码垛机器人整机的有限元分析与优化

码垛机器人通过Solidworks电脑软件对码垛机器人进行控制与组装,码垛机器人的静力和动态行为都是采用Solidworks Simulation对它们从整体和个体进行的分析。四轴码垛机器人一共有8种不同的姿态,通过这8种可以得到相应8种数据分析以及进行的8种方案优化。本文就是从整机的情况下对码垛机器人进行有限的分析和优化。     

轮-履-腿复合仿生机器人步态规划及越障性能分析

为了提高移动机器人的越障性能,实现其自主越障,设计了一种轮-履-腿复合仿生机器人,并对其进行步态规划和越障性能分析。首先,以海龟为仿生对象,通过分析其身体结构和稳定机理,设计了机器人的轮-履-腿复合式移动机构和二自由度支腿结构;同时,基于该机器人的结构特征,利用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立了坐标系并求解了其支腿的运动学方程。然后,通过观察海龟的爬行过程,将其单个爬行步态周期内的动作分解成放腿、爬行、抬腿和摆腿,并结合运动学模型对机器人进行步态规划,提出了4种仿海龟爬行步态。接着,以机器人的四腿爬行步态为例,利用静力学方法分析了其支腿关节的受力情况,而后通过分析机器人跨越壕沟和攀越台阶的过程,以最大跨越壕沟宽度和攀越台阶高度为指标对其越障性能进行了评价。最后,制作了机器人实验样机,开展了步态实验和越障实验。实验结果表明,该机器人可以利用4种仿海龟爬行步态实现横向移动、纵向移动和原地旋转,且具有很好的越障性能和稳定性;机器人能跨越最大宽度为434 mm的壕沟,攀越最大高度为175 mm的台阶。实验结果进一步验证了所设计的仿海龟机械结构可行,所规划的仿海龟爬行步态合理...     

并联装箱机器人静动态特性研究

装箱机器人的静刚度、模态分析、瞬态动力学等是机器人的静动态特性主要指标。为使装箱机器人的静动态特性能够满足工作使用的要求,前期设计时就必须对其进行预估。针对前期预估问题,提出了评价指标和约束条件,按设计流程求出最优参数值。以求解的结果为算例,用Matlab软件求出其全域静刚度预估值和全域模态预估值。建立了装箱机器人的动力学模型,并用SINOVATION软件求出关节力矩曲线,商用软件仿真验证了仿真结果的正确性,为提高装箱机器人的静动态性能及装箱机器人伺服电机和减速机的预估奠定了基础。     

电动负载模拟器广义连接刚度测试系统研究

为提高电动负载模拟器的动态性能和加载精度,针对广义连接刚度对系统的动态响应、加载精度和稳定性的影响,设计一种广义连接刚度测试系统,在构建系统的硬件结构和软件功能的基础上,结合广义连接刚度的计算方法及影响因素,提出一种通过调整弹性杆刚度确定最佳广义连接刚度的方法,并对多余力矩、机械谐振、动态特性等影响因素及最佳广义连接刚度进行定量分析。实验结果表明:测试系统功能完善,测试结果准确。另外,在系统获得最佳广义连接刚度时,系统加载曲线与指令曲线完全重合,明显消除多余力矩对系统的干扰,为动态测试舵机性能提供先决条件。     

北美变速空调器SEER测试方法分析和实验研究

美国ARI210／240标准中,变速空调器季节能效比（SEER）的评估需要进行7个工况的测试。本文从这7个测试工况人手,首先对其进行理论分析,并提出一些提高整机SEER的测试方法,最后通过实验验证这些方法。实验研究表明,不同工况下的能效比（EER）变化对整机SEER的影响是不同的,通过优化能够大幅度提升整机的SEER值。该研究对于北美变速空调器的开发具有一定的参考价值。