基于磁定位器的微创手术机器人空间定位方法研究

在机器人辅助微创介入治疗手术过程中,需要解决医师、手术病人、医疗监测和治疗仪器等复杂多维障碍环境下,机器人辅助手术系统的精确空间定位难题.为此,研究提出了一种基于磁定位器的微创手术机器人空间定位方法.该方法通过手术三维磁场坐标环境与机器人坐标的配准,确定手术障碍环境中定位磁场与手术机器人操作末端之间的空间关系,从而快捷方便和精确可靠地迅速完成手术辅助机器人系统的术前自动标定.医学实验表明采用该方法,手术机器人的定位精度达到3mm,满足微创介入治疗肝癌的临床手术需求.     

机器人装配系统的误差分析和精度建模

对装配作业过程进行了严谨状态的描述;从工件的夹持位姿误差和基础装配件的定位位姿误差的角度出发,分析了产品装配过程的精度;考虑到误差传递的影响,建立了机器人装配系统的精度模型,最后用蒙特卡罗法进行模拟,结果与实际机器人吊扇电机装配线统计结果非常接近。     

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(一)——评价指标体系的建立

从信息论的观点出发,探索利用信息熵的概念来研究机器人的位姿精度理论。建立了机器人位姿信息传输模型,提出基于熵概念的机器人位姿精度新评价指标体系,论文还对它有望弥补解决目前机器人位姿精度理论中研究不足的可能性进行分析探讨。     

并联双三角机构精度分析

并联双三角机构是Stewart平台的一种特殊型式。由于其结构的特点 ,直接精确测量该机构的结构误差有一定困难。文中采用一种有效的误差正解分析方法 ,分析包含球铰、驱动杆长在内的全部结构参数误差以及平台半径的变化对主轴端位姿误差的影响。应用这种误差正解方法可定量地确定结构参数设计精度 ,并能找出特定位姿下的敏感结构参数。为这类并联机器人的设计、制造及装配提供了一种有效的途径     

机器人装配系统中精度对装配成功率的影响

利用《机器人装配系统的精度分析》一文中所得出的结果,并以ＳＲＸ－４型ＳＣＡＲＡ机器人对摩托车气门的装配为例,采用蒙特卡洛模拟法分析了装配系统精度对装配成功的影响,实验结果验证了所得结论的正确性。     

一种基于位置正解的并联机器人精度分析算法

利用杆长逐次逼近算法来求解并联机器人理想位姿以及有结构误差时的实际位姿，并用欧拉角表示机器人姿态，分析机器人位姿误差。通过仿真计算实例，证明该算法可快速高效求得机器人位姿误差。     

面向掘进机的超宽带位姿检测系统精度分析

为实现悬臂式掘进机的无人化作业,提出了一种基于超宽带(UWB)测距技术的位姿检测方法;通过分析悬臂式掘进机工况环境及局域定位技术原理,设计了UWB位姿检测系统,该系统利用4个搭载UWB模块的移动基站机器人对机身节点进行测距,经过解算测距信息得到掘进机位姿参数;并开展了狭长封闭巷道中的UWB测距精度验证实验,仿真分析了基于直接解析法和基于Caffery算法的系统位姿精度。研究表明UWB模块在狭长封闭巷道中的测距精度可达2 cm,系统三轴定位精度在10~95 m的狭长封闭空间中从4 mm~3 cm呈线性增加,系统航向角、俯仰角、横滚角精度从0.2°~1.5°呈线性增加,满足悬臂式掘进机位姿检测精度要求,为掘进机自主巡航的实现提供了基础。     

位姿变化对6-SPS并联机器人精度的影响

通过对6-SPS型并联机器人位置输入输出方程微分，获得机器人逆雅可比矩阵。研究机器人处于非奇异位姿即逆雅可比矩阵行列式不接近零时，位姿变化对机器人精度的影响。     

结构尺寸变化对6-SPS并联机器人精度的影响

通过对6-SPS型并联机器人位置输入输出方程微分，获得机器人逆雅可比矩阵。研究机器人处于非奇异位姿即逆雅可比矩阵行列式不接近零时，结构尺寸变化对机器人精度的影响。     

基于运动学标定的空间机器人位姿精度的研究

基于一阶线性误差假设推导了空间机器人末端操作器运动学位姿误差模型.由于空间机器人末端安装的CCD相机具有较大的随机测量误差,因此,重新建立了包含随机测量噪声在内的新的误差模型,它考虑了机器人非几何参数误差--传动环节的回差.然后,根据极大似然的算法,对机器人连杆几何参数的真值进行辨识.最后,通过仿真对极大似然算法与通常的最小二乘算法获得的机器人定位精度加以比较分析.结果表明极大似然算法对随机测量噪声具有更高的稳定性和适应性.     

Robot calibration in an industrial environment

A number of investigators in the recent past have examined aspects of robot calibration such as model development, data acquisition, and parameter identification algorithms. The large majority of these studies involve either purely analytical work or experiments with a manipulator in a laboratory environment. The purpose of this work is to investigate a calibration procedure for a manipulator in a typical industrial environment. In the following paper, the calibration problem is posed and the constraints are lised for the particular task to be addressed. The robot geometry is investigated to locate the primary souces of inaccuracy. A calibration procedure is then proposed that combines design modification in the robot with active calibration fixtures in the workspace. Results of several tests are tabulated to demonstrate the success of the calibration procedure.     

车载光电跟踪系统跟踪转台的初始标定

提出了基于坐标变换的目标跟踪转台初始标定方法,用于提高车载光电跟踪系统的跟踪精度.首先,运用坐标变换理论,建立了转台精标定的数学模型,求解了转台标定的变换矩阵;然后,根据转台标定的实际需要,通过合理地分析和近似,推导了一种转台的粗标定方案;最后,将粗标定与精标定方法相结合对跟踪转台进行初始标定实验.实验结果表明,该标定方法提高了初始标定的效率,对大于等于10 km的远距离目标,精标定之后的转台跟踪误差小于0.1°,完全满足车载光电跟踪系统的精度要求.该标定方法已在一批车载光电跟踪系统中得到了成功应用.     

Generation and detection of multi-frequency calibration signal for distributed electromagnetic receiver

为了提高分布式电磁接收系统频域标定的效率和精度,提出了一种基于多频伪随机信号的标定方法并研究了多频标定信号的产生和标定数据的处理方法.首先,根据多频伪随机信号的解析式分析了其主频点的振幅和分布特点,通过现场可编程门阵列(FPGA)实现了伪随机信号的编码合成并产生了高精度双极性标定信号源.然后,基于相关检测的噪声抑制原理,给出了检测含噪声多频标定输出信号幅度和相位的多次相关迭代法并通过仿真进行了验证.最后,对分布式双通道电磁接收系统的采集通道和磁场传感器进行了标定测试.结果表明:在外界噪声不大于标定输出信号幅度的环境下,检测结果幅度误差小于2％,相位误差小于1°.该标定方法快速准确,可用于分布式电磁接收系统在不同野外环境下的频域标定.     

分布式电磁接收系统多频标定信号的产生与检测

为了提高分布式电磁接收系统频域标定的效率和精度,提出了一种基于多频伪随机信号的标定方法并研究了多频标定信号的产生和标定数据的处理方法。首先,根据多频伪随机信号的解析式分析了其主频点的振幅和分布特点,通过现场可编程门阵列(FPGA)实现了伪随机信号的编码合成并产生了高精度双极性标定信号源。然后,基于相关检测的噪声抑制原理,给出了检测含噪声多频标定输出信号幅度和相位的多次相关迭代法并通过仿真进行了验证。最后,对分布式双通道电磁接收系统的采集通道和磁场传感器进行了标定测试。结果表明:在外界噪声不大于标定输出信号幅度的环境下,检测结果幅度误差小于2%,相位误差小于1°。该标定方法快速准确,可用于分布式电磁接收系统在不同野外环境下的频域标定。     

用于体内胶囊式遥测系统的电磁跟踪定位方法

提出了基于电磁检测原理的定位方法。该方法在体表布置多个电磁发射线圈,通过胶囊内密封的接收线圈检测所在点的磁感应强度,利用检测值,根据磁感应强度和该点位置坐标之间的函数模型反向求解出位置信息。设计的悬浮式单维接收线圈,能始终保持接收方向的恒定,不仅大大减少了接收线圈和发射线圈维数,也大大降低了求解模型的复杂性,满足了胶囊内严格的空间限制和功耗限制。设计了完整的电磁定位系统,构建了三维实验平台,并开展了38个位置点处的检测,将结果代入定位软件求解后表明,三个坐标方向的定位误差均在4 cm以下,平均定位误差在2 cm以下,小于同类研究的定位误差。     

高精度一维标定装置控制系统设计

为解决在科学测量中标定装置的精度、稳定性等问题,设计了基于At89s52单片机的高精度一维标定装置控制系统.该装置主要用于自动检测微距变化与位置标定.装置由单片机、步进电机、驱动器和滚珠丝杠组成,通过单片机来驱动步进电机,带动滚珠丝杠的运动而使平台移动.通过系统设置可以控制分辨率的大小.介绍了如何通过单片机实现控制的过程,以及对在控制系统设计的同时遇到的问题进行了解决.通过量块对于该装置的检定,精度达到10微米级.相比于一些大型高精度测量仪器,具有成本低,人机界面良好等优点.之后将进一步通过计算机通信技术来对数据的输入,实现更高的智能化.在沉降监测领域中,该装置可以用来模拟沉降量,进而对实验进行评估.     

A technique for low cost calibration of large electromagnetic flowmeters

The need for calibration of electromagnetic flowmeters adds considerably to the cost of these instruments especially in the larger sizes. This paper discusses a proposed technique for calibration of large electromagnetic flowmeters which avoids the need for a calibration flow rig. The technique consists essentially of filling the flowmeter tube with water, operating the electromagnet as it would be operated in normal flowmeter operation and measuring the axial component of the eddy current electric field in the water over each electrode. This allows the calibration factor for a flat velocity profile to be determined.     

60kNm扭矩仪校准装置的研制

基于国内具备计量资质的扭矩标准机最大量程为50kNm,为对航空惯性试验台60kNm量程的扭矩仪及其采集通道进行校准,研制了一套测力式扭矩校准装置,该装置由液压驱动,通过杠杆、力传感器测量扭矩,使用2000标准负荷测量仪、计算机等设备采集、分析数据,通过分析装置不确定度进行量值溯源,试验比对验证装置精度等级,实现了扭矩仪及其采集通道的校准,保障了航空惯性试验台精度。     

振弦应变传感器校准装置的设计

基于弹性体振动理论,建立了振弦应变传感器输出频率与应变的数学模型表达式,提出该类传感器的校准方法,设计了校准装置.该装置利用计算机自动采集数据,并与电子表格结合,实现对振弦应变传感器进行可靠校准.     

万向节式太阳跟踪方法及跟踪装置

为了提高光伏发电系统的太阳方位跟踪精度,降低太阳方位跟踪装置的制造成本,提出了一种新的太阳跟踪方法及跟踪装置。该方法通过将太阳方位角及高度角的参数进行换算,得到与之对应的两个驱动转角参数,根据这新的参数驱动太阳能电池板进行万向节式的运动以跟踪太阳。新设计的跟踪装置包括太阳方位监测模块、参数计算模块、驱动装置、自方位误差测定模块以及反馈控制模块,能及时采集太阳方位参数进行换算,并且能够根据太阳能电池板方位误差修正实时联动的频率与步幅。新型太阳方位跟踪装置跟踪精度高,跟踪时间间隔小,结构简单且造价低。