协作机器人的研究现状与与技术发展分析

随着机器人技术的发展,人机协作成为了可能.多款新概念协作机器人的问世不仅为工业乃至服务业提供了新思路,还让协作机器人成为机器人领域最热门的研究方向之一.其中协作机器人的设计、应用及安全性问题正受到普遍关注.本文对协作机器人的发展现状进行了较为全面的回顾并对其技术现状和未来发展趋势进行了讨论.     

基于渐进式变结构遗传算法的肢体机器人运动规划

为使机器人的末端同时具备行走和操作能力,提出一种新颖的三肢体冗余度机器人,并介绍了该机器人的机构以及人机接口的设计.针对该机器人的运动规划提出渐进式遗传规划策略,该策略能够将笛卡尔空间坐标位姿自动、有效地映射到关节空间.在渐进式遗传规划方法的基础上提出一种变结构遗传算法,该算法可用以解决动态环境下渐进式遗传运动规划易陷入局部极小点的问题.实验结果表明渐进式遗传规划方法在静态环境中的有效性,同时也证实了变结构遗传算法对动态环境下进行运动规划的有效性.     

新型三肢体腿臂融合机器人的研制

基于功能仿生原理研制了一种新型三肢体腿臂融合机器人.通过在每个肢体末端配置永磁吸附足和操作器,使机器人可利用肢体分时复用完成移动和操作任务,并具有多种灵活的移动步态和操作方式.通过机器人的基本运动步态实验及操作物品实验,验证了所研制机器人的实用性.     

基于智能空间的三肢体仿生机器人3D运动规划

探讨了一个新颖的三肢体功能仿生机器人在智能空间中的3D运动规划和导航问题．按照实现功能提出机器人平面内运动基本步态,以此基本步态为基础,运用模糊推理得到演化步态用于实现平面间运动．融合智能空间所捕获的环境信息,建立以向量场为基本原理的模糊神经网络模型,通过学习机制训练该网络,应用于动态3D环境的导航和避障．仿真结果证明了该运动规划策略的有效性．     

基于人机合作的遥操作机器人系统控制模型

人机合作及其合作方式是遥操作机器人系统需要考虑并加以解决的关键问题,其本质应当归结为操作者与机器人智能水平的分配问题.从系统人机合作的逻辑层次角度对半自主控制模式下的监督与分享控制模型以及完全手动控制模式的直接控制模型进行了分析和研究.通过引入虚拟操作设备及其运行机制,采用系统确认服务模型给出了包含直接控制、监督控制及分享控制3种模式的系统受控Petri网模型,为遥操作机器人系统人机合作问题的解决提供了有意义的参考方案.     

仿生机器人的研究综述

介绍了国内外仿生机器人的最新发展动态.归纳和阐述了各种类型仿生机器人的特点及研究成果,分析了仿生机器人的发展趋势.     

仿生机器人的研究综述

介绍了国内外仿生机器人的最新发展动态。归纳和阐述了各种类型仿生机器人的特点及研究成果,分析了仿生机器人的发展趋势。     

计算机辅助外科手术中医疗机器人技术研究综述

在计算机辅助手术领域中医疗机器人技术是目前一个研究热点。介绍医疗机器人技术的概念以及在计算机辅助手术中应用的必要性;针对医疗机器人技术在计算机辅助手术领域中的国内外研究现状,从骨外科、神经外科、窥镜外科和介入治疗等四个方面,分别进行了详细综述,并介绍具有代表性的外科手术机器人系统;通过分析医疗机器人当前的研究现状,指出内窥镜外科手术机器人将是未来医疗机器人的发展方向,通过探讨内窥镜外科手术机器人所涉及的四个亟待解决的问题,指出了需要进一步研究和发展的方向。     

协作机器人机构运动可靠性研究

机构在运动过程中受到多种随机因素的影响。为提高机构运动可靠性,在设计之初对其进行运动可靠性评估十分重要。基于D⁃H法和有限元法建立协作机器人机构误差模型,使用四阶矩法建立机构运动可靠性模型,基于包络函数法建立机构运动区间可靠性模型,使用ADAMS建立含间隙刚柔耦合参数化模型,利用ADAMS/insight对协作机器人进行运动可靠性仿真,并计算9 s内的运动可靠度。通过和蒙特卡洛仿真（MCS）对比,证明了四阶矩法和包络函数法在分析运动可靠性问题上的优势。     

一种用于人体上肢爆发力测试的机器人研究

爆发力是速度力量的一种主要表现形式,是速度与力量的乘积.在大多数动力性体育项目中,爆发力比绝对力量有着更加重要的意义.因此,对爆发力的定量测试及对其机制的研究成为运动生物力学和人机接触交互研究中备受关注的课题.在分析机体爆发力生理学机制的基础上,根据人体上肢的运动特点,确定了可用于测试人体手臂运动爆发力的两关节测力机器人设计方案,分析了该机器人的测力原理,研究了机械手相应的力控制算法,并对人体爆发力的计算方法与评价标准进行了初步探讨.该测力机器人为人体上肢肌肉运动感觉和人机接触交互研究提供了一个系统的实验平台.     

基于单片机的上下肢康复训练机器人

介绍了一种基于单片机的上下肢训练机器人.首先介绍了它的机械设计和控制系统设计.上下肢康复训练机器人由SSU7301单片机控制直流电机系统,由C8051F320单片机负责与上位机的USB通信部分,两部分之间通过串口通信.它可在一台康复训练机器人上实现上、下肢的康复训练,并有被动模式和主动模式2种训练方式,主、被动模式能实...     

含闭式运动链机器人动力学模型的建立

针对含闭式运动链的机器人动力学,介绍了一种改进的Newton-Euler法,经验证这种方法与目前解决该类问题的诸方法相比较,具有计算速度快的特点,尤其适用于自由度高的机器人,有利于实现机器人的实时控制。     

群体机器人觅食任务Eulerian建模与分析

为了提高觅食任务性能,根据蚂蚁觅食原理引入了觅食概率的概念,机器人按照该概率决定是否离开Home区域,通过改变该概率值来调整环境中机器人的数量。为了研究觅食概率对系统性能的影响,利用Eulerian数学建模方法建立了觅食任务模型,并通过仿真实验分析了觅食概率对系统整体性能的影响。实验结果表明:觅食概率越大,环境中机器人数量越增加,机器人之间的干扰也增加,从而降低系统性能。最后通过实验分析给出了觅食概率与环境中任务数量以及机器人数之间的大致关系。     

机械臂视觉伺服路径规划研究进展

视觉伺服控制是机械臂完成各种复杂作业任务的有效手段,而机械臂在动态非结构环境下自主作业的路径规划方法是视觉伺服控制领域的难点和关键.分析了动态非结构环境下视觉伺服路径规划中存在的两类约束及其处理方法,介绍并评述了国内外在机械臂视觉伺服控制中路径规划方面的相关研究进展,讨论并分析了不同路径规划方法在收敛性和稳定性等方面存在的不足,对未来的研究方向进行了展望.     

3D混杂场景中机械臂自主分拣小目标的方法

为解决机械臂在大小目标共存的3D混杂场景中无法利用3D视觉传感器直接感知分布于操作视场范围内的小目标这一难题,提出一种基于"固定安装的全局Kinect深度相机"与"安装在机械臂末端执行器上的移动相机(手眼相机)"相结合的视觉系统混合配置方法.固定的全局Kinect深度相机用于感知并获取视场范围内的大目标点云,进而识别估计其位姿,然后借助路径规划技术引导机械臂到达大目标的上方,启动手眼相机近距离获取小目标的图像;离线阶段获取小目标的CAD模型,虚拟2D相机在以目标中心为球心的虚拟球表面的不同位姿和不同半径处拍摄目标的一系列二维视图,并且储存在目标的3D形状模板数据库中;在线阶段从真实手眼相机拍摄的场景图像中基于图像金字塔分层逐一搜索匹配,找到与目标模板相匹配的所有实例并计算其二维位姿,经过一系列转换后得到在相机坐标系下的初始三维位姿,应用非线性最小二乘法对其进行位姿修正.由ABB机械臂和微软Kinect V2传感器以及维视图像公司的工业相机进行位姿估计精度实验和混杂目标分拣实验,利用棋盘标定板来测定目标真实的位姿.实验结果表明,位置精度0.48 mm,姿态精度0.62°,平均识别时间1.85 s,识别率达到98%,远高于传统的基于特征和基于描述符的位姿估计方法,从而证明了提出方法的有效性和可行性.     

机械臂非奇异快速终端滑模模糊控制

针对存在建模误差和外部干扰等大量不确定信息的机械臂轨迹追踪控制问题,提出带有自适应模糊系统的终端滑模控制方法. 该方法采用非奇异快速终端滑模面,使状态变量在滑动阶段具有全局快速收敛性;选取带有变系数的改进型双幂次趋近律,提高状态变量在趋近运动阶段的收敛速度,削弱控制器输出抖振;利用自适应多输入多输出（MIMO）模糊系统对系统模型以及外部干扰进行逼近,摆脱对具体模型信息的依赖,提高轨迹追踪精度和抗干扰能力. 通过构建Lyapunov函数证明系统的闭环稳定性和有限时间收敛性. 以Denso VP6242G串联机械臂为被控对象进行对比仿真和实验,结果表明所设计的控制器能有效提高轨迹追踪精度和抗扰动能力,并缓解控制器输出中的抖振现象.     

第II类机器人混流装配线的平衡与排序联合决策

为了提高第II类机器人混流装配线系统能效,界定工业机器人5种工作状态,量化不同状态下的机器人能源消耗值,引入关停策略和考虑产品切换,以最小化最大工作时间和能源消耗为目标,构建平衡与排序联合决策双目标优化模型. 设计改进的非支配排序遗传算法II,通过同类算法对比分析,验证改进算法的有效性. 结合算例,揭示关停策略和产品切换准备作业对机器人混流装配线系统的技术影响。关停策略能够减少能耗,在装配线平衡性下降时的效果愈加明显,最大能耗节约率达到16.68%;考虑产品切换准备作业的影响,有利于机器人混流装配线作业效率和能源消耗的整体优化.     

Fuzzy reasoning model using fuzzy Petri Nets for the monitoring of robotic assembly

This paper presented a fuzzy Petri net model to deal with the monitoring of robotic assembly. Based on the fuzzy Petri net model, an efficient composite reasoning mode was proposed to perform fuzzy reasoning automatically. It can determine whether there exists an antecedent-consequence relationship between two contact states. Furthermore, various types of sensor signals can be converted to the same form of real values between zero and one, and the contradiction among large number, high degree of truth and importance of input conditions can be resolved very well by introducing the weight factors and priorities for sensor signals. Finally, a peg-in-the-hole example was given to illustrate the reasonability and feasibility of the proposed model.