基于位姿变化的钻铆机器人刚度优化

钻铆机器人广泛应用于航空薄壁件加工装配中,当末端配备重载执行器进行钻铆作业时,因受到自身重力和横向切削力的影响会导致末端变形,加工质量变差,工业机器人这种弱刚性限制了其在精密加工领域的发展。以工业机器人自动钻铆系统为研究对象,建立运动学模型;选择合适的试验进行关节刚度辨识;在刚度模型基础上定义关节刚度性能指标;并通过粒子群优化算法寻找工业机器人作业时刚度最大位姿,确定所处位姿的关节角参数。通过选择合适的加工位姿提升工业机器人的刚度性能,保证孔位加工质量,提高生产效率,也可避免危险事故的发生。通过以上研究,可以求得符合钻铆工况下刚度最优的机器人工作位姿,并在假设实验中,验证了该姿态优化方法的可行性和有效性。     

基于Hermite方法的机器人任务空间二阶平滑位姿路径构造

机器人任务空间的路径构造一直是研究者们重点关注的对象,更加平滑的路径对于机器人运动尤为关键。提出一种机器人任务空间二阶平滑位姿构造方法。位姿路径分为位置路径与姿态路径,用直线和圆弧来表示基本的位置路径,用四元数来表示姿态路径。根据环境给定的过渡区域,基于Hermite方法分别构造位置和姿态路径的过渡曲线,并设计高效易懂的数值积分算法实现位姿路径长度的计算,然后综合数值积分和二分法查找算法实现给定路径长度的插值计算。最后,在MATLAB软件上进行数值仿真分析,验证了所提算法在机器人任务空间二阶平滑位姿路径构造方面的有效性。     

基于安川机器人的工件位姿模拟系统设计

为便于在实验室中进行工件位姿检测模拟,设计基于安川机器人的工件位姿模拟系统,包含模拟执行、测量标定、自动运行。基于安川工业机器人的六轴机体与平行移动功能,实现末端搭载被测工件的姿态模拟。采用API激光跟踪仪设计标定流程,获得准确的工具参数,保障模拟精度。利用PLC与触摸屏设计系统控制部分与人机交互部分,实现系统根据设置参数进行自动模拟。结果表明：该系统能在实验室条件下实现工件位姿模拟的自动化作业。     

基于RobotStudio机器人视觉位姿引导虚拟仿真

以工业机器人ABB6700为例设计的生产搬运工作站,利用工作站的布局和轨迹规划解决生产上的实际问题,利用仿真软件设计了机器人搬运生产线的仿真工作站,在仿真中首先搭建三维布局,其次建立工件和工具坐标系,搭建上料皮带和视觉smart组件,在传送带上实现工件的布局,完成机器人搬运工作站的离线编程和仿真。     

基于六维鼠标的机器人位姿控制研究

机器人的直接示教能够降低机器人在制造企业中的应用难度,缩短其示教时间。提出一种基于六维鼠标的机器人示教操作方式。鼠标通过USB与机器人控制器连接;控制器收到鼠标数据后对鼠标坐标系下的数据进行坐标系转换;转换后的数据进入控制器内部的轨迹控制器,以实时地根据鼠标数据生成机器人移动轨迹;生成的轨迹再经过逆解后作为指令传入各轴伺服实现对机器人的控制。该示教控制方式基于Sinomach IT机器人实现,并在某Sinomach IT SR07L机器人上进行实验。结果表明:该控制方案可以有效根据六维鼠标控制机器人位姿。     

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论体系

本文在指出传统的机器人位姿精度理论研究不足的基础上，提出利用信息熵的概念来研究机器人的位姿精度，简要介绍了基于熵不确定性概念机器人位姿精度理论的体系结构，具体包括精度模型的建立，位姿精度分析方法，位姿精度优化综合方法以及位姿精度分析的计算机仿真系统，最后，说明了用基于熵不确定性概念的机器人位姿精度研究方法解决现有机器人位姿精度理论研究虽存在问题的办法。     

机器人位姿误差建模方法综述

本文就国内外近年来比较流行的机器人位姿误差建模矩阵法和矢量法进行综合介绍,通过对每种方法的提出、主要公式推导、特点和应用情况的详细论述,可便于同行对机器人位姿误差建模方法的研究现状有所了解而进行深入研究或在实际中加以合理应用。     

基于位姿分离算法的冗余机器人逆运动学分析

针对冗余机器人逆运动学求解复杂、实时性差的缺点,提出一种基于冗余机器人位姿分离的逆运动学求解算法。该算法以腕点矢量为目标,计算冗余机器人位置关节的逆解及位置关节对腕关节的误差补偿,得出腕关节逆运动学解。通过建立基于运动轨迹的逆运动学约束泛函,对冗余机器人的逆解进行了优化。得到机器人关节运动特性随约束泛函的变化曲线以及关节逆解的优化解流形。     

机器人位姿精度理论研究现状及展望

本文分析了机器人位姿精度理论的研究现状, 指出其欠缺之处, 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, 并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。     

基于双目视觉的水下对接焊缝跟踪机器人位姿调节

分析了机器人末端姿态调节原理,利用所搭建的双目视觉系统采集到水下对接焊缝图像,图像经过滤波去噪、模糊增强、图像边缘特征及检测后,获取两条边缘线的特征元素。根据这两条边缘线求出水下对接焊缝中心线,再找到中心线上的匹配点;根据匹配点前后扫描,得到与焊缝边缘线相交的四点,采用四点法求取水下对接焊机器人的末端位姿。最后根据所构造的焊枪位姿与机器人位姿的模型,得到焊枪的姿态。试验证明,本文提出的算法,位姿调节偏差较小,能满足水下对接焊缝跟踪的要求。     

基于位姿分离法的ABB机器人IRB1200运动学分析

以ABB公司的IRB1200机器人为对象,对其运动学和工作空间进行研究。首先,简化机器人的实体结构,得到其运动机构模型,对其进行正运动学分析;然后,采用位姿分离的方法推导其逆运动学解析表达式,并对逆解过程中涉及的奇异点做了严谨的分析;最后,在Matlab中,对正逆运动学模型进行仿真运算,并采用蒙特卡洛法分析机器人的工作空间,绘制工作空间的点云图;位姿分离法完全避免了复杂的4阶齐次变换矩阵求逆运算,简单高效,有利于机器人的实时控制。     

高压带电作业双臂机器人

本文介绍了用于高压输电线路维护的双臂机器人。机器人可以工作于主从模式或自动模式。机器人控制系统采用了开放式结构，采取了有效措施隔离高电压和防止干扰。研究了避免两臂相碰撞的算法。采用了视觉信息融合方法来引导机器人操作目标体。     

3PRS并联机器人位姿误差规律研究

介绍了3PRS并联机器人的模型、位姿误差计算方法,对位姿误差与结构误差、驱动误差的关系进行了分析.研究结果表明:各误差源对位姿误差的作用相互独立;在给定的任意位置,机器人位姿误差与结构误差、驱动误差有强的线性关系;各误差源引起的位姿误差大小在整个工作空间的分布可以以驱动参数为变元,用相对简单的三元二次函数近似表达.     

基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论(六)——位姿精度分析的计算机仿真系统

基于熵不确定性概念的机器人位姿 精度评价指标的大小同机器人各参数误差的大小及其概率分布有密切的关系。本文将建立机器人位姿精度分析的计算机仿真系统，利用统计模拟方法，通过改变由机器人机构误差源误差引起的各参数的大小及概率分布，考察评价指标的相应变化，找出影响评价指标的因素。     

打磨机器人不同位姿下的刚度特性研究

针对机器人在加工应用中的弱刚性问题,对串联机器人打磨过程中的位姿进行优化以提高操作刚度。文章以ABB公司IRB6700六自由度串联机器人为研究对象,研究了该机器人在不同位姿下的刚度特性。首先以该型号机器人的连杆及结构参数,建立机器人各连杆坐标系,推导出其运动学方程及雅克比矩阵。其次忽略机器人臂杆刚度,建立了考虑关节刚度的机器人末端静刚度模型。最后研究了机器人在不同位姿下的刚度特性,以优化机器人末端刚度为目的,得到了该型号机器人在本打磨工况下的最优加工位姿。     

四自由度串并联机器人的位姿误差分析

介绍四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联机器人的机构特点和机器人位姿误差分析的"小位移摄动法",利用该方法建立该构型机器人的位姿误差分析模型,通过仿真实验分析机器人广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响。仿真结果表明角度误差对机器人末端位置误差的影响较大,结构误差对机器人末端位姿误差的影响不大,证实该位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供参考。     

基于关节约束的双臂机器人协调控制器研究

为提高双臂机器人运动的协调性,设计了协调控制系统,并对机械臂运动轨迹跟踪误差和角速度变化进行仿真验证。创建了双臂机器人三维模型,利用相对雅克比矩阵推导机械臂末端执行器运动轨迹误差公式,设计机械臂运动协调控制器。根据层次优先的任务结构推导机械臂关节角速度方程式,设计双臂联合避免关节限制策略,通过优先级协调双臂运动。为验证关节约束条件下机械臂运动的协调性和稳定性,采用MATLAB软件对机械臂运动轨迹跟踪误差和角速度变化进行仿真,并与无关节约束条件下输出效果进行比较。结果表明：在无关节约束条件下,单臂机器人运动轨迹误差较小,但是双臂机器人运动轨迹跟踪误差较大,双臂产生的角速度峰值较大;在有关节约束条件下,单臂机器人运动轨迹误差较大,而双臂运动轨迹跟踪误差较小,双臂产生的角速度峰值较小。采用联合关节限制策略,可以提高机械臂运动的协调性,降低机械臂角速度产生的峰值,机器人运动相对稳定,效果较好。     

基于优化位姿控制的并联液压机械手跟踪控制研究

针对二自由度并联液压机械手控制系统容易受到外界干扰问题,对机械手控制系统输出误差进行研究。结合机械手平面简图分析了并联液压机械手工作原理,推导出机械手运动学和动力学方程式。引用模糊PID控制系统,采用差分进化算法和前馈补偿方法对模糊PID控制系统进行优化,将优化后的控制系统通过MATLAB软件进行误差仿真,同时与模糊PID控制系统输出误差进行比较和分析。仿真误差显示：在无干扰环境中,优化前和优化后的二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差差别不大,跟踪效果较好。在有干扰环境中,优化前二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,运动位移和角位移输出误差较大,而优化后二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差较小。采用差分进化算法和前馈补偿控制方法,能够抑制外界信号波的干扰,提高二自由度并联液压机械手的跟踪精度,其控制效果较好     

基于CMA-ES算法的面向任务的机器人结构优化

为了解决指定任务的机器人结构设计问题,将任务要求和相关性能指标纳入到机器人结构设计过程中,提出了一种面向任务的机器人结构(DH参数)优化设计方法。首先,将指定任务描述为笛卡尔空间中一系列位姿点,姿态用四元素表示;其次,根据机器人运动学特性,推导出任务可达性约束条件,用各向同性指标、关节角度指标、尺寸指标构建目标函数,将机器人DH参数和到达各任务点时的关节值作为设计变量,从而建立了机器人结构优化设计的数学模型,并进一步利用罚函数法处理可达性约束;最后,根据优化问题具有非线性、不可导、高维度和连续值优化的特性,选用CMA-ES(协方差矩阵自适应进化策略)进行机器人结构优化设计问题的求解。实例仿真通过模拟一个位姿不断变化的复杂作业场景,验证了该方法的有效性。     

CS-1双臂工业机器人

由中南工大学机器人研究中心研制成功的第一台用于冶金生产中恶劣作业条件下的CS—1双臂工业机器人,是为湖南水口山矿务局铍金属冶炼厂铍铜合金生产中搅拌和除渣操作研制的。它有两支手臂,左手用于对温度高达1800～1900℃的铍铜合金熔体进行各种方式的搅拌,使其中的碳化铍渣不断析出和浮到熔体表面;右手则以适当的姿态运动,用工具将粉块状的碳化铍渣捞出。两支手都能根据需要从两个工具架上抓取不同的工具轮换操作,自动完成生产工艺规定的一整套动作。它在生产中上岗操作后,将取代铍铜合金生产中繁重