工业机器人上下料技术及数控车床加工技术组合应用研究

为提高数控加工的切削效率和加工精度,对工业机器人上下料技术及数控机床加工技术组合应用进行研究.分析了GSK机器人及980T数控系统车床的特点.针对加工实例,设计机器人自动上下料机构,机器人与数控车床通讯单元,规划机器人上、下料运行轨迹.该研究结果能使机器人与数控车床配合,实现零件加工过程中上下料的自动化和无人化.是一种小型柔性制造单元在数控加工中的具体应用.     

制动器壳体类零件的自动化生产线设计

为解决某公司制动器壳体零件自动加工需求,设计了该零件的自动化大批量生产线。先分析零件各加工表面及要求,结合自动化需求并保证工序集中和工时平衡,设计了基于5台立加和1台立车的零件加工工艺;采用了物料输送机和机器人来实现工件的自动上下料,示教模式编写了机器人自动上下料的运动程序;采用PLC对自动化系统进行总体控制,定义了PLC与机床及机器人通信的I/O口地址,根据流程图设计了PLC控制程序;最后利用触摸屏对生产线中各个设备进行监控,使用户能直观的了解生产线的运行情况。经过试运行,该生产线运行稳定,并且零件的单件节拍约10min,满足了客户要求。     

一种摩托车部件集成焊接系统的开发研究

建立了由焊接机器人、上下料机器人、装焊工作台以及自动上下料系统组成的摩托车车把多机器人集成焊接系统。介绍了多零件集成装焊的工作台、夹具体和上下料装置结构设计。对系统的控制体系进行了详细论述。然后讨论了多机器人焊接系统的工作时序的规划和优化问题。最后，通过对焊接机器人运动轨迹规划和上下料动作的计算机运动仿真以及该系统的实际应用，验证了系统设计的可行性和有效性。     

上下料过程中曲轴夹持的稳定性分析

工业机器人越来越广泛地被应用在各个工业领域,其有一个重要的功能就是上下料,针对曲轴在自动上下料领域的需求,建立了曲轴上下料机器人系统的三维模型,基于Solid Works Motion仿真研究了上下料过程曲轴的夹持稳定性。仿真结果表明,机器人在一定的空间和节拍限制条件下,通过选择较好的机器人控制程序和V型手指的夹持方式,曲轴在上下料过程中的夹持稳定性得到明显提高和保证,该研究为机器人示教程序的优化提供了理论依据。     

曲轴上下料机器人系统的运动学分析及仿真

针对冰箱压缩机曲轴在磨削加工中自动上下料要求,建立了曲轴上下料机器人系统运动过程中的数学模型,基于SolidWorks Motion仿真研究了上下料过程机器人的运动特性。仿真结果表明：机器人在有限工作空间和限制节拍5 s的条件下实现上下料操作的可行性。该曲轴上下料机器人成功应用于实际生产中,开创了曲轴磨削加工中自动上下料的先例。     

基于语音识别的自平衡机器人设计

基于STC11L04E和Freescale Kinetis 60,设计了语音控制的两轮自平衡机器人。其中,语音识别模块主要由STC11L04E和LD3320组成,利用实时语音识别算法,实现非特定人对自平衡机器人动作的语音控制。为实现机器人的自平衡功能,利用三轴加速度传感器MMA7260和陀螺仪ENC-03M实时采集加速度值和角速度值,进一步由主控芯片Freescale Kinetis 60进行数据融合,以确定该机器人的姿态。主控芯片通过PID算法控制电机正、反转,以保持机器人处于稳定的直立状态,电机转速由红外对管实时反馈。经过实验测试,该机器人能快速稳定地实现自平衡功能,并能按照语音指令完成前进、后退、左转、右转、加速、减速等动作。     

基于机器视觉的汽车滤芯密封性在线检测

针对当前汽车空气滤芯缺陷检测过程中存在的问题,提出并设计一套基于机器视觉的汽车滤芯密封性在线检测方案,实现了滤芯自动上下料、运动控制、图像采集与显示、图像分析处理等功能.该系统由PLC控制传送带的间歇运动、并联机器人的自动上下料和直角坐标机器人运动,工控机触发相机拍照获取滤芯图像.图像处理算法以Visual Studi...     

柔性车削中心上下料机构设计和控制

文章设计了立式双刀架双工位车削中心加工盘类零件的上下料机构和控制系统。主要设计其执行机构和基于单片机自动上下料机构的控制系统;设计了控制系统的硬件电路,编制了单片机控制程序实行手动、单步、设置参数及自动控制。该自动上下料机构能够实现与车削中心或数控机床配合,实现零件加工过程中上下料的自动化和无人化。     

巡检机器人自动上下线系统制动装置研究

针对现有巡检机器人自动上下线系统作业风险高、无保护装置的特点,提出了一种巡检机器人自动上下线系统的制动装置,使自动上下线系统运行更加安全。设计了制动装置的三维模型,分析了制动装置的制动过程。建立制动装置的静力学模型,求解制动装置的制动稳定状态。使用ADAMS软件仿真制动装置制动过程中的动态特性,求解制动装置的制动时间与制动距离,证明了制动装置设计的合理性。通过现场实验,验证了该制动装置在机器人自动上下线过程中具有良好的可靠性与更高的安全性,具有工程应用和推广价值。     

基于数控机床(CNC)半自动线的工业机器人设计

将工业机器人上下料技术与CNC加工中心相结合,通过自动化改造,设计了一种新的机器人。该机器人实现了模块化自动上下料柔性制造单元,达到集成化、高精度、高效率的效果,并且大大节省了人工成本。     

基于FANUC0iTD和GSK工业机器人柔性制造单元的设计

通过分析FANUC0iTD数车控制系统PMC的I／O信号与工业机器人I／O信号之间的通信联接方法,采取修改或增加FANUC0iTD数控车床控制系统PMC的I／O信号,利用机器人控制系统对FANUC0iTD系统数控车床的I／O信号进行联机通信,实现由工业机器人控制系统进行控制和管理,组成多品种批量生产的自动化生产线的柔性制造单元。该柔性制造单元可实现工业机器人自动上下料、数控车床自动化生产加工。     

多移动机器人协作转运系统控制与试验

多机器人系统可使用多个功能相对简单的机器人执行较为复杂的任务。相比单一机器人运输,多机器人系统在超大、超重部件的转运上展现出更高的灵活性、可扩展性、多产品适应性等优势。提出一种多移动机器人协作转运系统,可实现多台移动机器人负载同一工件在无轨迹约束、无负载框架约束下的稳定运行。基于协作定位及领航-跟随编队控制方法,将有限的轮系驱动能力与纠偏需求相结合输出跟随单元控制量,可充分发挥全舵轮驱动移动机器人全向移动优势,保证速度指令有效并使位姿偏差减小并趋于稳定。考虑实际应用场景,在各机器人顶部设置全向力浮动机构以减小车组间相对位姿偏差对工件产生的外力影响。搭建由4台移动机器人组成的协作转运平台并进行试验,试验结果表明：在该控制方法下整个编队系统可稳定运行,直线、弧线轨迹下各从车相对位置偏差不大于40 mm,姿态偏差不大于6°。     

广东省自然科学基金资助项目（S2012010009058）；深圳市基础研究基金资助项目（JCYJ20140509172609165）；深圳市科技应用示范资金资助项目（KJYY20140530172729046）

在阐述弧焊机器人焊接工艺的电弧特性的基础上,分析了电弧长度控制系统的原理,采用模块化建模思想建立弧焊机器人电弧控制系统模型。基于所建模型进行了焊接机器人恒压、恒流送丝模型集成、仿真与分析,通过对比普通PID控制算法和增益调整型模糊PID控制算法在弧焊机器人弧长控制中的效果的基础上,提出了一种有效的焊接机器人恒压、恒流送丝的控制算法。所建模型和弧长控制算法的研究对于弧焊机器人熔池深度智能化过程控制的进一步深入研究具有一定的参考价值。     

一种对机器人阻抗控制中不确定性进行补偿的方法

机器人建模中存在的不确定性,给机器人精确控制带来了困难,在机器人力控制中尤为明显,制约了力控制在实际生产中的应用。采用模糊控制、神经网络等智能控制方法是解决这些经典控制理论所面临问题的有效手段。文中使用无监督学习的神经网络对不确定性进行在线补偿,提高阻抗控制的力跟踪性能,通过仿真验证了算法的有效性。     

弧焊机器人工具参数标定

通过在末端安装不同的操作工具,可以利用机器人来完成各种作业任务,而工具参数的准确度直接影响着机器人末端的轨迹精度,因此研究一种准确、快速的工具参数TCF（Tool Control Frame)标定方法具有重要的意义,本文提出了一种标定工具参数的方法,该方法不仅可以标定工具参数的位置向量,还可以标定出姿态矩阵,利用该方法对本实验室的RHJD4-1弧焊机器人的工具参数进行了标定,标定结果表明,该方法是一种简便、可靠的机器人工具参数标定方法,并设计制造了标准工具参数标定杆,可保证在更换钨极或误动作导致碰撞载具的情况下,不需要重复执行工具参灵敏标定过程,就可以很方便,准确地实现工具校正,该方法也同样适用于其它类型机器人的工具参数标定。     

基于几何不变性和滑动模态算法的冗余机器人运动控制研究

冗余机器人可以通过冗余自由度实现额外的优化目的。针对受空间约束条件下机器人运动控制问题,采用几何不变性和滑动模态算法,实现冗余机器人的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。通过建立冗余机器人系统数学模型,给出冗余机器人轨迹跟踪典型控制方案,优化了冗余机器人控制目标。设计推导出能确保机器人关节位置向量在约束空间内,且冗余机器人关节能平滑到达约束边界的几何不变性和滑动模态算法。采用数学软件MATLAB对平面3R冗余机器人系统进行仿真。同时,与不采用文中算法的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:冗余机器人关节在受到外部约束时,采用几何不变性和滑动模态算法所有关节能保持在约束空间内,同时关节能够平滑地接近约束边界,关节误差在3.2 s就能够快速收敛。     

基于K-means聚类算法的群体机器人聚集队形控制

针对未知环境下的群体机器人形成聚集动态队形的问题进行研究,分析了群体机器人运动控制策略,将K-means聚类算法与复合机体结构队形控制策略相结合,确定群体机器人聚类中心;个体机器人根据局部感知自主产生队形控制行为矢量,奔向目标,躲避障碍物;产生四种行为控制参数,确定机器人运动速度大小及方向;聚集成为圆形并排列成为三角形队形。仿真实验表明了K-means聚类算法与复合机体结构控制策略相结合的可行性和有效性。     

基于ADAMS/View的弧焊机器人运动精度可靠性分析方法

弧焊机器人各部分的传动精度会对焊枪的行走精度产生累积误差,影响焊接质量,因此有效控制其传动精度和各类随机误差成为提高设计质量的关键.文中提出一种弧焊机器人运动精度可靠性分析方法.基于ADAMS/View软件虚拟平台,建立弧焊机器人参数化虚拟试验样机,利用乘同余法编写正态分布伪随机数子函数程序,模拟机构的各种随机误差分布,实现样机的Monte Carlo参数化,从而随机建立虚拟样机进行模拟计算,获取焊接过程动态特性大样本试验数据,统计试验数据并求取其运动可靠度.结果表明,该方法不必建立复杂的机构运动学数学模型,能有效提高设计效率和精度.     

基于神经网络的工业机器人力控制研究

针对工业机器人夹持工件进行磨削时的力控制问题,提出一种基于神经网络算法的机器人力控制方法,搭建一套工业机器人磨削系统,并在Visual Studio软件环境下开发了相应的上位机软件。通过分析神经网络算法的原理,设计神经网络结构,使用从实际磨削过程中获得的训练数据对神经网络进行训练;将力传感器实时采集的力信号输出给训练好的神经网络模型,预测出机器人磨削加工的轨迹修正值并传给机器人,对磨削轨迹进行实时修正,从而实现工业机器人的间接力控制。最后,在搭建的工业机器人磨削系统上进行了力跟踪实验和钛合金试件磨削实验,验证了所提出的力控制方法和机器人磨削系统的有效性和实用性。     

基于切比雪夫机构的六足机器人研制

因足部能抬起离地,足式机器人的越障碍能力强,能适应复杂的路面,具有良好的应用前景。但由于控制技术、平衡性和稳定性等的限制,目前足式机器人仍处于实验室研究阶段。研制一种六足行走机器人,其本体是基于切比雪夫原理的二十杆机构,通过活动结点连接,在电机驱动及电路控制下,实现前进、后退、爬坡、翻越障碍、躲避障碍、转弯等智能化的功能。试制出样机,并进行实验验证。结果表明：该六足机器人稳定性强、行走快速,能在崎岖不平的路面行走;成本低,具有良好的市场前景