冗余约束绳驱并联机器人的位姿正解

提出一种基于Levenberg-Marquardt方法求解并联机器人的位姿正解算法。建立一种冗余约束的绳驱并联机器人运动学模型,将机构参数化以求解位姿反解问题。建立非线性正解方程组,取末端执行器的原始位姿作为迭代初值,运用所提出的算法求解位姿正解。利用Matlab/Simulink/xPC工具进行仿真实验,选取复杂的周期性圆曲线作为并联机器人的运动轨迹,进行实时仿真;经验证,该算法可完成精确的位姿正解运算,实现平稳的运动轨迹,具有良好的实时性。选取5种位姿组合,验证该算法的高效性,验算结果表明,该算法迭代次数少、运算时间短、求解精度高,为实现并联机器人的实时监测和复杂控制策略提供了一定的理论指导。     

基于XTION的机器人室内三维地图实时创建

针对室内复杂环境中移动机器人三维地图创建问题,基于RGB-D相机XTION搭建机器人地图创建系统,提出一种利用视觉里程计和贝叶斯闭环检测实时创建三维地图的方法。在机器人操作系统(ROS)框架内,首先由移动机器人携带XTION获取环境三维图像经WIFI上传上位机,然后由上位机软件使用SURF算法对RGB-D相机图像进行特征点提取与匹配,接着采用视觉里程计进行机器人位姿估计,同时利用贝叶斯闭环检测消除累积误差,最后使用g2o方法对三维点云图进行优化并创建完整的三维地图。经室内环境实验验证,机器人地图创建系统创建了完整的室内环境三维地图,所描述室内物体轮廓比较清晰并与真实场景相一致,机器人位姿估计比较精确,验证了利用视觉里程计和贝叶斯闭环检测实时创建三维地图的可行性。     

可配置模块化工业机器人运动控制系统研究

针对工业机器人控制系统存在封闭性高,二次开发难度大、结构复杂、技术升级困难等弊端,在保证机器人稳定运行的前提下,基于Linux CNC设计构建一套可配置工业机器人运动控制系统,通过集成RTAI实时补丁,编写机器人控制算法,对机器人进行实时运动规划。为了验证模块化的系统架构设计可以适应不同机器人系统的运行要求,对工业机器人原型系统样机上进行了验证,根据驱动设备和系统需求,完成NC配置文件和通讯配置文件。通过对实验数据分析和处理,验证了运动控制系统的可行性。     

基于STM32控制的水冷壁爬壁机器人的气动检测系统的研究

为实现工业高空智能化检测,设计了一种磁吸附履带式爬壁机器人,并在此载体上采用分级控制。其中,下位机使用ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器驱动比例阀,从而控制气缸气体流量,由采用位移传感器检测移动量并反馈,同时控制系统采用专家PID控制算法,实现对锅炉水冷壁磨损检测机器人的气缸位置定位;上位机对检测结果进行实时监测,并进行处理分析。实验仿真证明该算法提高了系统的气动装置的定位精度,并且结合上位机友好的人机交互界面,有效提高检测效率,使其具有较高的智能化水平。     

焊接机器人逆运动学求解的通用高效算法

由于现有的机器人离线编程与仿真系统有着提高系统通用性的需求,本文针对常用到的六旋转关节(6R)焊接机器人,进行了逆运动学求解通用高效算法的研究。本文提出了具有特殊几何结构工业机器人的逆运动学求解通用高效算法,对该算法进行了VC 和Matlab混合编程实现,并验证了算法的正确性、通用性和高效性。     

遥操作机器人数据打包算法及蓝牙通信

根据空间自由飞行机器人在轨服务的遥操作实际要求,提出了一个将各种控制命令、系统参数和数据进行快速打包和解包的算法,制订了主手与从手之间进行实时交换的无线通信协议,并进行了实验验证。实验表明,该数据打包算法是有效的,通信程序能够保证自由飞行机器人遥操作试验的实时性和准确性。     

基于人体运动数据的下肢机器人运动学与动力学分析

针对有下肢运动障碍的患者,机器人系统与生物医学系统的结合为广大患者带来了福音,通过医学角度对人体运动数据规律的分析,可以更好地研发下肢外骨骼机器人系统。基于人体运动数据作为参考轨迹导入机器人系统的思想,通过三维红外式动作捕捉系统和三维测力平台系统实验采集人体下肢运动数据和足底力数据,利用算法对采集的数据进行滤波和拟合,通过建立下肢外骨骼机器人连杆模型,根据实验数据推导计算出髋关节和膝关节的转动角度和力矩曲线,基于Matlab设计自适应控制器验证了基于实验数据的运动学和动力学分析的有效性,为下肢外骨骼机器人电机的选型和控制系统的设计提供了数据支持和理论依据。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。     

基于四元数的6R串联机器人运动学逆解应用

针对6R串联机器人运动学求解计算量大、传统方法求解困难以及涉及多解和奇异性等问题,在普吕克坐标系（Plücker Coordinate）下描述了刚体运动,建立刚体运动的四元数数学模型,进一步建立了6R串联机器人运动学几何数学模型,从而可以方便的求得6R串联机器人8组运动学逆解。最后,以一种串联机器人为例,利用Matlab/Simulink模型进行算法计算,最后用Matlab/robot toolbox进行结果验证。与传统方法相比,采用该方法求解串联机器人运动学,计算简洁、精度高、具有普遍通用性,有利于改善计算机控制的实时性。     

基于Matlab与DMC的工业机器人轨迹规划研究与实现

以深圳市元创兴科技有限公司的REBOT-V-6R机器人为研究对象,用Matlab建立6自由度仿真界面,在仿真界面上用三次多项式对机器人末端规划一个矩形轨迹,得到机器人6个关节的运动曲线.在此基础上,提出基于DMC的开放式运动控制系统的6自由度机器人轨迹插补算法,同时介绍了在DMC上的矩形轨迹具体实现方式.实验结果表明,该方法能可靠、精确地实现机器人轨迹运动.