面向虚拟制造和装配的触感接口

触感接口是实现操作者与虚拟环境之间触感信息交互的关键环节,从触感的生理学基础入手,介绍了与触感接口相关的概念与技术内涵,概述了触感接口技术的特点与应用现状,并探讨了其存在的问题与发展趋势。     

虚拟环境下力觉交互的实现

对实现人与虚拟环境之间的力觉交互进行了初步尝试,在建立虚拟对象的仿真模型和虚拟与现实世界之间的交互模型的基础上,利用常见的商用软件构造了虚拟装配环境和虚拟装配对象,并通过一简单的力觉交互装置-力感鼠标进行了人与虚拟环境之间力觉交互的验证实验。     

面向虚拟制造和装配的触感接口

触感接口是实现操作者与虚拟环境之间触感信息交互的关键环节。从触感的生理学基础入手 ,介绍了与触感接口相关的概念与技术内涵 ,概述了触感接口技术的特点与应用现状 ,并探讨了其存在的问题与发展趋势     

虚拟装配技术研究概述

虚拟装配(Virtual Assembly,VA)技术是CAD领域研究的关键技术之一。虚拟装配技术是以信息和知识集成为基础的一种新的虚拟制造理论。本文就其研究状况、概念、方法及关键技术作了简要介绍。     

虚拟环境下力觉交互的实现

对实现人与虚拟环境之间的力觉交互进行了初步尝试。在建立虚拟对象的仿真模型和虚拟与现实世界之间的交互模型的基础上 ,利用常见的商用软件构造了虚拟装配环境和虚拟装配对象 ,并通过一简单的力觉交互装置———力感鼠标进行了人与虚拟环境之间力觉交互的验证实验     

视觉与力觉结合的卫星部件机器人装配

针对卫星特殊部件的装配需求,为了使机器人具有适用不同工况的柔性并在卫星多变的装配工况中获得较高的应用效率,本文研究视觉引导与力反馈控制下的机器人装配技术,给出一种视觉与力觉结合的机器人装配方案:在装配孔位安装辅助销钉,通过视觉引导将部件引导至销钉的锥面导向范围内,而后在销钉导向下对机器人采用力反馈控制,实现工件的准确装配到位。采用红外相机结合合作靶标的方式实现稳定地视觉识别与目标定位,设计了探针式测量工具,并给出测量方法,实现了目标点位的柔性便捷测量。给出了一种已知空间对应点对条件下,求位姿变换矩阵及机器人目标位姿的计算方法。采用力/位混合控制方法实现柔顺销钉导向控制。实验结果表明:装配对应孔位的测量匹配误差在2.9 mm以内,机器人在视觉引导下,可以将工件运送至销钉的导向范围内,并在销钉导向及力反馈控制下将工件准确装配到位,力控制阈值为30 N。证明了本文所采用的技术可以满足卫星部件装配的工程实施要求。     

基于实体模型的虚拟微装配视觉伺服研究

微装配的主要问题是装配的器件小,装配精度高,一般用显微镜作为视觉传感器对装配运动进行控制。在大放大倍数下,显微镜的视场和景深很小,这时操作对象和操作工具就不会同时处在焦平面内,使得图像模糊,操作很难完成。利用显微镜的聚焦理论,提取对象的三维信息,构造对象的实体模型,使微装配在虚拟环境中进行,而实际环境只起监视的作用,当对象和工具不动时,虚拟操作环境不变化,而当操作对象和工具位置变化时,重构三维环境,使得虚拟环境和实际环境具有严格的位置对应关系。试验和仿真结果表明,该方法可以克服物体在显微镜下的失焦问题,而且操作方便。     

面向装配的虚拟协同设计环境研究与实现

为解决网络化异地协同设计过程中实时三维虚拟模型交换和协同设计行为语义传输等问题,以及建立支持实时协同操作动态响应和动态虚拟模型加载的虚拟协同设计环境,通过对协同设计理论、基于虚拟模型的协同设计和虚拟装配进行研究,提出了面向装配的虚拟协同设计环境(VCDEFA),给出了VCDEFA的概念和特征,建立了六层体系结构和功能模型。在原型系统的设计实现过程中,采用了从Pro／E系统中获取虚拟模型;在保证协同设计数据一致性中,采用了数字增量网络传输技术和集中统一管理;在网络通信中,采用了动态可变长报文控制技术。原型系统的实现表明,该体系结构具有良好的实用性,能够满足网络化协同虚拟设计的需求。     

基于虚拟装配特征的虚拟装配研究

主要研究虚拟环境中产品的虚拟装配问题。在研究以往学者对装配特征定义的基础上 ,结合虚拟装配的特点 ,提出了虚拟装配特征的概念 ,虚拟装配特征不仅描述了产品中零件间的约束关系 ,而且描述了产品的公差。在充分考虑了公差对产品装配工艺计划和产品可装配性影响的情况下 ,提出了装配工艺计划算法。     

位置、力反馈和视觉融合控制的机器人轴孔装配

提出了一种多传感器融合的控制方法,利用位置、力反馈和视控制装配过程,使得调整高精度的轴孔装配得以实现,该控制方法顺应了机器人智能化装配的要求,可应用于智能化装配生产线上。     

Optimize design of a hand controller with force sense feedback in considering force transmistion performance

对机构力传递性能进行研究,并提出力传递能力概念.建立一种综合机构工作空间、运动学性能和力传递性能的多目标优化函数,并应用于一种三平动自由度的手控器机构优化设计.对机构优化结果进行工作空间、机构雅可比条件数和力传递性能分析,确定基本结构参数和动力驱动参数,进一步完成样机制作.优化和研制过程为高性能手控器的研制提供了参考.     

考虑力传递性能的力觉反馈手控器的优化设计

对机构力传递性能进行研究,并提出力传递能力概念。建立一种综合机构工作空间、运动学性能和力传递性能的多目标优化函数,并应用于一种三平动自由度的手控器机构优化设计。对机构优化结果进行工作空间、机构雅可比条件数和力传递性能分析,确定基本结构参数和动力驱动参数,进一步完成样机制作。优化和研制过程为高性能手控器的研制提供了参考。     

Active force feedback in industrial robotic assembly: A case study

This paper describes the application of a robot with active force feedback to an industrial assembly operation involving fragile, medium-sized workpieces supplied with large position and orientation uncertainties. It is shown that active force feedback yields a better and more reliable technical solution than passive force feedback. In addition, active force feedback is also economically justified, since the passive solution requires additional peripheral equipment in order to deal with the large uncertainties. The active force feedback approach presented is general in nature and not application dependent.     

一种新型力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器

在很多控制、监测和导航系统中,不仅需要角位移和角速度信息,同时还需要角加速度信息,为了测量角加速度信息,首次提出了一种力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器,采用具有大扭转惯量的扭摆式活动极板作为敏感元件,长方形金属电极板作为电容式变换器,静电力实现力平衡反馈回路,文中介绍了扭摆式硅MEMS角加速度传感器的结构及原理,详细推导出传感器的动力学方程和灵敏度,仿真结果验证了理论模型的正确性,传感器灵敏度达到0.388 9 V·(r·s-1)-1.该传感器具有体积小、质量轻、功耗小、零偏稳定性好、噪声小等优点.     

Precision assembly using force sensing

Assembly tasks requiring a manipulator to function near or at its accuracy and repeatability limits are frequently required mainly in the electronics industry. Fine correction to the position of the end of arm tool can be achieved by introducing some form of sensing at the destination point. While machine vision is generally used, it is suggested that a less expensive method would be to use touch sensing, in a manner that would model the action of a sight-impaired person. This paper develops the model for force sensing at the end point of the travel of the manipulator arm. It also describes an experimental set-up and the results obtained when conducting peg-in-hole assembly using this technique.     

具有三维力反馈的原子力显微镜纳米操作系统

在基于原子力显微镜的纳米操作过程中，由于缺乏实时反馈信息，造成纳米操作效率低下且灵活性差，同时探针因受力过大而损坏。为此，本文通过对探针受力-悬臂变形进行建模，并根据实时检测到的悬臂变形信号、新的参数获取与校准方法，从而获取探针所受的实时三维纳米力。将此三力经比例放大后送人力／触觉设备进行感知，操作者就可以实时调节施加在探针上力的大小及探针的运动轨迹，使得操作的效率及灵活性明显提高，且可以避免探针因受力过大而造成损坏。纳米刻画和多壁碳纳米管的操作实验验证了系统的有效性。     

High-force magnetic tweezers with force feedback for biological applications

Magnetic micromanipulation using magnetic tweezers is a versatile biophysical technique and has been used for single-molecule unfolding, rheology measurements, and studies of force-regulated processes in living cells. This article describes an inexpensive magnetic tweezer setup for the application of precisely controlled forces up to 100 nN onto 5 microm magnetic beads. High precision of the force is achieved by a parametric force calibration method together with a real-time control of the magnetic tweezer position and current. High forces are achieved by bead-magnet distances of only a few micrometers. Applying such high forces can be used to characterize the local viscoelasticity of soft materials in the nonlinear regime, or to study force-regulated processes and mechanochemical signal transduction in living cells. The setup can be easily adapted to any inverted microscope.     

在Solid Edge中实现虚拟装配

探讨在敏捷制造环境下,虚拟公司的各个合作伙伴如何在设计阶段就能够进行异地协调。以盟主企业为核心,各合作伙伴分别进行零件、组件、工艺、装置设计,通过虚拟装配,使得各合作伙伴能够及时了解相互之间的设计情况,达到并行工作的目的。文中探讨了在SolidEdge软件中,实现虚拟装配的方法。     

组合夹具装配虚拟设计

介绍了一个基于ＰＣ的组合夹具虚拟装置设计系统（ＶＤＭＦＳ）的开发过程,并分析探讨了该方法的不足及以后开发的方向。