基于APF-RRT的双机械臂动态避障路径规划

针对传统人工势场法（Artificial potential field method,APF）在6自由度双机械臂系统避障路径规划中容易陷入局部极小值这一缺陷,提出了一种改进APF与改进快速扩展随机树算法（Rapidly-exploring random trees,RRT）相结合进行避障路径规划的方法。分析了双机械臂的工作空间,确认了双臂干涉的可能性。对于双机械臂的路径规划,利用改进后的APF对主机械臂进行路径规划,并将其作为从机械臂的动态障碍物,为从机械臂规划运动路径;利用改进后的RRT自适应地选择临时目标点,解决了从机械臂路径规划时陷入局部极小值的问题;利用改进的APF对从机械臂的剩余路径进行了规划。仿真分析表明,改进后的APF-RRT算法能比传统算法更加快速准确地解决双臂系统的避障路径规划问题。     

三维复杂焊接作业的多工位多机器人协同规划

为减少多工位多机器人焊接流水线的完工时间、提高各机器人焊接任务均衡度,提出了基于元启发嵌套算法的协同规划方法。以车门为焊接对象,对多工位多机器人的流水线焊接模式进行介绍,建立了以最小化完工时间、最优化焊接任务均衡度为目标的协同规划模型,设计了机器人焊接路径与任务分配的联合优化方案。针对多机器人任务分配问题,提出了有性和无性混合遗传算法的分配方法,实现了元启发嵌套的多机器人任务分配和单机器人路径规划联合优化;使用蚁群算法规划单机器人的焊接路径;基于完工时间均衡对多工位焊接任务进行了分配。实验结果表明,采用元启发嵌套算法方案的完工时间为61.23 s,比遗传与蚁群组合规划算法减少了22.12%,比贪婪迭代算法减少了6.92%;各机器人完工时间最大差值为2.31 s,比遗传与蚁群组合规划算法减小了9倍,比贪婪迭代算法减小了5倍。实验结果验证了所提方法在多工位多机器人协同焊接中的优越性。     

基于改进RRT算法的冗余机械臂路径规划研究

针对RRT算法在机械臂路径规划的过程中无方向性,在无障碍物处产生过多无用节点的问题,采用目标偏置、双向分段搜索的策略对RRT算法进行改进,提出了具有导向性的双向分段搜索的改进RRT算法并应用于七自由度冗余机械臂的路径规划上,通过Matlab进行了三维环境路径规划仿真实验,并通过ROS平台进行冗余机械臂在简单环境与狭窄环境的避障仿真实验。实验结果表明,改进的RRT算法能够有效地减少路径的节点数量与搜索时间,并提高路径规划的成功率。     

考虑动态倾覆稳定性的液压重载机械臂路径规划方法

针对液压重载机械臂的动态倾覆稳定性问题,提出了一种基于改进快速扩展随机树（Rapidly-exploring Random Tree,RRT）算法的路径规划方法。与只对危险工况的静态稳定性校核不同,该算法以机械臂运动过程中的动态倾覆稳定性最优为目标,在机械臂的关节空间内进行路径规划。以7个关节变量组成的七维数组作为采样点,结合正运动学与力矩法建立机械臂的动态倾覆稳定性计算模型,利用双采样点择优原则,选择其在对应位姿下抗倾覆稳定力矩最优的随机点作为采样点,以增强算法的启发性。在Matlab平台进行的仿真实验表明,改进RRT算法规划路径的倾覆裕度在3种典型工况下分别提升了37%、28%和38%,有效地改善了液压重载机械臂作业平台的抗倾覆稳定性。     

基于遗传模拟退火算法的弧焊机器人系统协调路径规划

深入地研究了弧焊机器人系统的协调路径规划。从全局的角度用5元组序列描述了焊接路径。设计了评价 焊接路径目标函数:焊接位置函数、焊缝成形质量函数、关节位置函数和运动平稳性函数。以线性加权法为求解 多目标规划的基本思想,把遗传模拟退火算法用于弧焊机器人与变位机协调路径规划,取得了很好的效果。协调 路径规划精确地保证焊缝的最佳焊接位置与最佳的焊枪姿态,并能找到柔顺的焊接路径,提高了机器人焊接的质 量和效率。     

基于改进快速扩展随机树算法的双机械臂协同避障规划方法

提出了一种基于改进RRT算法的双机械臂协同避障运动规划方法。针对静态障碍物对主臂进行避障运动规划,寻找主臂可行路径。将主臂每一时刻的运动位姿视为规划从臂运动时的动态障碍物,为从臂规划可行运动路径。为提高算法的搜索效率,利用节点剪枝择优和设置目标区域的方式使算法快速收敛。在MATLAB程序建模实验的基础上,在ADAMS中进行仿真实验,验证了该算法的有效性和可行性。     

基于改进快速搜索随机树法的机械手路径优化

针对多关节机械手路径优化问题,提出一种改进快速搜索随机树(Rapidly-exploring randomtrees,RRT)优化算法.利用标准RRT算法规划初始可行路径,根据路径长度与路径安全性计算出该路径代价.在后期搜索树生长过程中,中间目标点并非随机采样,而是选择能使当前路径代价低于其之前路径代价的节点,同时对该节点进行距离检测,避免产生过于密集的节点集.为加快搜索树向未知区域的扩充速度,从最近节点向中间目标点扩充过程中,采用一种贪婪启发式扩充算法:节点以一定步长循环扩充,直至扩充到达目标节点或产生不连通节点.最后对6自由度检修机械手进行路径规划仿真试验,结果表明相对于标准RRT算法,规划路径的质量得到大幅提高.     

基于多目标遗传算法的双机器人协调焊接路径规划

对双机器人协调焊接复杂空间焊缝路径规划问题进行研究,提出了一种基于多目标遗传算法的焊接路径规划方案。通过分析影响焊缝质量及机器人运动平稳性的各 参数,建立了评价焊接路径的目标函数：焊接质量函数、机器人运动平稳性函数以及双机器人碰撞函数。利用多目标遗传算法对协调焊接路径进行求解,实现对双机器人最佳焊接路径的规划。以"马鞍形"空间焊缝为例,对双机器人协调焊接路径进行了试验验证。结果表明,该方案可实现双机器人协调焊接路径的规划。     

基于GB_RRT算法的机械臂路径规划

针对五自由度机械臂路径规划问题,提出一种基于快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)优化算法—GB_RRT算法。为弥补因基本RRT算法采样盲目性导致的效率低下的缺陷,GB_RRT算法采用高斯采样的方法进行启发式采样,同时结合贪婪扩展算法来提高随机树的局部扩展速度。为进一步缩短规划路径,该算法采用双向同时剪枝取最优的策略来删除不必要的采样节点。最后对机械臂进行了仿真实验和样机实验。实验结果表明,高斯采样法结合贪婪策略不仅降低了采样的盲目性,而且能够提高扩展树的扩展速度,更好地规避开障碍物;双向剪枝取最优的策略也在一定程度上缩短了规划路径的长度。     

基于改进RRT的核退役机器人避障方法

核退役机器人工作过程中,传统快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree, RRT)路径规划算法缺乏导向性,路径规划效率低,避障能力弱;为此,提出改进RRT路径规划算法,以提高作业效率和准确率。首先,引入目标偏置函数,并提出自适应步长,使RRT路径规划具有导向性,避免陷入局部最优;其次,采用启发式搜索思想,保留优于其父节点的随机搜索点为新节点;最后,修剪路径中的冗余节点,并采用贝塞尔曲线对路径进行平滑处理。在MATLAB平台上进行仿真,结果表明,改进RRT路径规划算法较传统RRT路径规划算法、RRT-connect路径规划算法效率更高,收敛性更强,可以很好地提高核退役机器人的避障能力。     

垃圾中转站水平压缩机结构分析及优化设计

利用ANSYS软件对垃圾中转站水平压缩机进行了结构有限元分析,得到了各种工况的应力分布,并利用导重法,对其进行了以提高结构强度、减小结构自重为目的的优化设计,优化后不但结构最大应力从327 MPa减少到170MPa,而且整机自重减少了24%,收到了显著的优化效果。     

Design and characterization of a low-profile micropositioning stage

This paper discusses the design and characterization of a new, single-axis, low-profile, piezo-driven vertical motion micropositioning stage for use in laser welding applications. A low-profile configuration is attained by mounting the piezo actuator horizontally and using a novel lever arrangement to transfer the horizontal motion of the actuator into the desired vertical motion. An analytical model for the static and dynamic behavior of the stage is presented, along with finite element (FE) modeling verification. A 200 μm motion-range stage was built, and tests show that the stage has a vertical stiffness of 6.0 N/μm and a resonance frequency of 364 Hz. The results are in very close agreement to those predicted by the model.     

基于PRO/E的薄板长直焊缝自动焊接小车机构设计及运动学仿真研究

薄板长直焊缝焊接是工业焊接技术中的一个技术难点,如何提高焊接质量和焊接效率是其关键.而薄板长直焊缝自动焊接机中的小车机构,又是设计中的重点之一.本文结合薄板长直焊缝自动焊接工艺的特点和要求,应用Pro/E三维数字建模及MECHANISM机构运动学仿真,对自动焊接小车机构进行了优化设计及运动分析与仿真研究.解决了焊接小车机构设计中位移、速度、干涉等不合理现象和优化机构设计方面的技术问题,使焊接小车机构得到了合理的优化,缩短了设计周期,降低了设计成本,提高了设计的可靠性,为复杂运动机构设计与优化提出了一种切实可行的现代设计方法.     

基于UG的焊接机器人装配及运动仿真

本文介绍了焊接机器人的发展和应用,利用UG建立了焊接机器人的三维运动仿真模型,阐述了模型的装配方式,采用逆向代数法建立了焊接机器人运动学模型,通过设置函数参数进行动态仿真和结构优化,并实现了焊接机器人整个运动过程的运动仿真,为焊接机器人产品设计和改进提供了依据。     

点焊熔核尺寸与工艺参数关系的模型化处理

针对生产中常用的 1Cr18Ni9Ti板材 ,采用正交试验设计法研究了其交流点焊接头的熔核尺寸 (熔核直径、焊透率 )受主要焊接工艺参数影响的规律性。对实验数据进行了多元线性回归 ,建立了熔核尺寸与焊接电流、焊接时间、电极压力、电极端面尺寸、工件厚度之间关系的数学模型 ,并采用该模型对熔核尺寸进行了预测     

Development of magnetically preloaded air bearings for a linear slide: active compensation of three degrees of freedom motion errors

This article describes a linear air-bearing stage that uses active control to compensate for its motion errors. The active control is based on preloads generated by magnetic actuators, which were designed to generate nominal preloads for the air bearings using permanent magnets to maintain the desired stiffness while changing the air-bearing clearance by varying the magnetic flux generated by the current in electromagnetic coils. A single-axis linear stage with a linear motor and 240 mm of travel range was built to verify this design concept and used to test its performance. The motion of the table in three directions was controlled with four magnetic actuators driven by current amplifiers and a DSP (Digital Signal Processor)-based digital controller. The motion errors were measured using a laser interferometer combined with a two-probe method, and had 0.085 microm of repeatability for the straightness error. As a result of feed-forward active compensation, the errors were reduced from 1.09 to 0.11 microm for the vertical motion, from 9.42 to 0.18 arcsec for the pitch motion, and from 2.42 to 0.18 arcsec for the roll motion.     

龙门刨床的电气化改造

分析了龙门刨床的运动特点,介绍了利用变频器结合PLC对龙门刨床进行自动化改造的可行性及实现方法,以提高其加工效率与精度。     

Vision-based initial weld point positioning using the geometric relationship between two seams

This paper presents a novel vision-based initial weld point positioning method for the welding systems of container manufacture. The new method is based on the geometric relationship between the two seams at the two different stages of the whole welding task such as the initialization stage and the welding stage. The torch is aligned with the initial weld point manually at the first stage, and the image feature and the parameters of the seam line are computed. At the second stage, the target image feature of the seam line is firstly computed using the geometric relationship, then the alignment of the torch is automated based on the difference between the target and the current image features. The geometric relationship between the two seams is analyzed, and then the realization of the new method including the image processing, the computation of the parameters of the seam line, and the control system design is given in detail. Finally, experiments are well conducted to prove the effectiveness of the proposed initial weld point positioning method.     

龙门刨床的电气化改造

分析了龙门刨床的运动特点,介绍了利用变频器结合PLC对龙门刨床进行自动化改造的可行性及实现方法,以提高其加工效率与精度.     

双目立体摄影测量中的标定方法

针对立体摄影测量中的双目立体摄影测量,利用透视变换方法及矩阵转换知识建立了双目立体摄影测量系统的空间三维坐标数学模型,提出一种不需要迭代求解摄像机参数的标定方法,避免了迭代算法收敛速度慢、耗时多的缺点。该标定方法只需对标定板在不同角度拍摄一组图像,在无需控制任何运动参数的情况下,通过成像过程中不同坐标系之间的转换,实现了像素坐标与基准坐标之间的直接转换。该算法快速、精确、简便。实验结果表明,该标定算法可达到相对误差为0．2的精度。