基于改进差分进化算法的机械臂运动学逆解

为简化机械臂逆运动学求解,提高逆解精度,增强方法通用性,利用群智能优化算法,将逆运动学求解变为最优化问题.首先,根据正运动学方程建立末端位姿误差目标函数,结合柔顺性与能耗约束构建适应度函数,使机械臂在满足位姿误差要求时还具有最佳柔顺性与较低能量消耗;其次,为使位置和姿态收敛精度统一并控制进化方向,引入位姿平衡系数与位姿...     

多关节焊接机器人轨迹误差补偿解耦分析

由于多种误差源的影响,机器人焊枪末端往往不能按照预定轨迹运动,提出输入附加运动法对各运动关节进行补偿,使焊枪末端产生相应的微小摄动,从而抵消位姿误差.因为6R焊接机器人各关节运动副间存在一定的耦合关系,通过分析焊接机器人各坐标系间位姿变换关系,基于小误差运动假设,建立了误差补偿模型,通过该数学模型可解耦出各关节所需要的补偿摄动量.仿真验证了所提解耦方法以及建立模型的正确性.结果表明,该算法能有效降低焊枪末端位姿误差,为焊接机器人位姿精度控制提供了有效的理论依据.     

六自由度机械臂位姿误差及可靠性研究

随着工业机械臂的发展应用,工业机械臂的末端定位精度和末端位姿可靠性越来越被重视。以六自由度机械臂为研究对象,分析机械臂连杆参数误差对机械臂末端位姿偏差量和末端位姿可靠性的影响,采用矩阵法求出机械臂末端位置偏差量模型,采用误差建模摄动法求出末端姿态偏差量模型。文中的创新点在于利用Monte-Carlo法求出连杆各参数误差对机械臂末端位姿造成的偏差量和末端位姿对各个参数误差的可靠性灵敏度。     

3TPT并联机构的误差补偿方法

以三平移并联机器人为研究对象,建立3TPT机构参数、机构误差以及动平台位姿误差的关系方程;在求解位姿误差正解模型的基础上,对其精度补偿进行了较系统的研究,从理论上推出一种机构位姿精度补偿的方法.该方法通过对机器人支链驱动杆补偿量的控制,来提高输出位姿精度.通过典型实例校核证实了该方法的有效性.研究结果为机器人的实际精度补偿与精度控制提供了新的理论,对于优化3TPT并联机器人的机构设计有重要意义.     

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。     

五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术

高精尖领域对精密小零件的加工精度要求越来越高，五轴并联机床作为主要机械加工设备，严格控制机床刀具的运动位姿对于保证成品零件的加工精度具有极其重要的作用。在此背景下，研究一种五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术。在五轴并联机床前方布置两个CCD 摄像头作为视觉系统，拍摄关于刀具末端的左右两张图像；在图像预处理、特征点提取与匹配等环节的基础上，求解位姿参数，包括位置三维坐标以及3个姿态数据。以刀具末端运动实际位姿为输入，利用神经网络获取与刀具末端紧密相连的五轴关节角度补偿量。利用PID控制器，通过补偿量计算位姿控制量不断纠正位姿误差，靠近理想位姿。结果表明：应用所提控制方法，与理想位姿之间的平均误差均更小，且平均误差的波动最小，三维位置坐标波动仅在-0.02~0.015、-0.01~0.02、-0.02~0.02 mm之间；横滚角、俯仰角以及方位角波动仅在-0.02°~0.03°、-0.01°~0.04°、-0.02°~0.01°之间，由此说明所提控制方法的精度更高，控制稳定性更高。     

串联机械臂关节铰间隙配合精度的设计方法

在串联关节型机械臂的研究中大多都忽略铰间隙的影响,为了得出铰间隙对平面关节式机械臂运动影响,以平面2R机械臂为研究对象,利用DH坐标变换法得出其运动学方程;利用二关节之间的配合关系来确定铰间隙;根据不同的间隙进行三维建模和运动仿真;对仿真结果从位移、速度、加速度三个方面进行对比和分析;利用末端位姿允许误差及MATLAB蒙特卡洛模拟设计铰间配合精度。从结果可以看出:间隙越大末端执行器的位姿精度越低,速度和加速度波动越大但总体波动时间较短,角加速度波动次数较多但波动幅度较小。间隙较小时结果反之。二关节之间不同的间隙组合对机械臂运动也有较大影响。利用末端允许误差及蒙塔卡洛模拟可设计出较优的铰关节处配合精度。     

工件-夹具系统综合误差的分离算法

针对工件-夹具系统的误差分离问题,基于径向基神经网络算法建立了夹具误差的分离和识别算法.根据工件位姿变化对测试点位移数据的函数关系,对测试数据进行处理,并使用径向基神经网络方法分别建立夹紧力-测试数据和测试数据-夹紧力的拟合模型,实现了定位误差与夹紧误差的分离,计算出工件的位姿变化量和夹紧力的大小,从而能够为误差补偿或者故障诊断提供数据支持.使用该算法对实验数据进行分离与识别,夹紧力和位姿变化量的预测误差分别控制在10%和13%以内.     

自适应鲁棒控制在机械臂轨迹跟踪中的应用

以仿人型机械臂为研究对象,针对常规PID控制器在机械臂轨迹跟踪控制中存在速度较缓慢、位姿误差较大的问题,设计了一种自适应鲁棒控制策略。利用SolidWorks进行机械臂结构的自主设计,根据所设计的机械臂参数进行控制器设计,利用Simulink建立机械臂控制系统模型,在直线和曲线两种运动目标轨迹下进行轨迹跟踪控制验证。实验结果表明,相对于常规控制器该自适应鲁棒控制方法可以更为准确地控制机械臂的末端轨迹,跟踪速度快且跟踪位姿准确,具有较好的可行性及可移植性。     

基于改进海洋捕食者算法的机械臂逆解求解

针对冗余机械臂逆运动学求解较难、精度较低的问题,在已有海洋捕食者算法(marine predators algorithm, MPA)基础上,引入Tent映射初始化策略、精英反向学习策略、自适应t分布变异机制,提出了改进海洋捕食者算法(IMPA),并将其应用于冗余机械臂逆解求解中。4个典型测试函数的测试结果表明,IMPA的求解精度和计算稳定性比MPA和另一种改进MPA更优;冗余机械臂逆解求解实例结果表明,IMPA的求解速度更快,求解精度和稳定性更佳,机械臂位姿精度提高,位姿误差降低,具有一定优势。     

基于人机协作的幕墙安装机械手末端随动坐标系的解算方法

针对幕墙安装助力机械人机协作的操作特性,对一种新型的幕墙安装机械手进行了相关技术的研究。对该幕墙安装机械手进行了运动学分析,并将末端位姿实时变化的力传感器随动坐标系与机械手本体基坐标系建立了联系。提供了一种力的解算方法,并加入了重力及其力矩补偿,为幕墙安装机械手整个人机协作控制系统的搭建提供了依据。     

基于RBF-BP算法的工业机械臂轨迹控制与跟踪

针对现有机械臂轨迹控制补偿算法偏差大、效率低的不足,提出一种基于RBF-BP的机械臂行进轨迹控制与跟踪算法研究.从机械臂各轴向的空间移动、角度旋转等6个自由度出发建模,描述机械臂末端的位置移动和姿态变化,并计算向量的移动距离和偏转角度;面对机械臂系统误差和摩擦扰动导致的轨迹偏差问题,利用RBF-BP算法局部逼近最优控制...     

基于非线性多传感器复合定位融合算法应用研究

针对移动机器人单传感器数据短时丢失、定位精度低、传感器频率异步等问题,采用激光雷达、IMU、轮式里程计获取定位信息,提出基于扩展卡尔曼滤波和互补融合的组合数据融合方法。先通过S-G滤波算法对初始定位数据进行预处理,利用扩展卡尔曼滤波融合算法实现IMU和轮式里程计传感器的定位数据融合,得到融合数据1;再利用互补融合算法将融合数据1和激光雷达进行融合得到融合定位数据2。其中融合数据1对激光雷达进行实时补正,解决频率异步的位移偏差,从而明显提高定位精度。最后采用Gazebo仿真平台,搭建移动机器人模型以及设置传感器的基本参数,验证算法的有效性和稳定性。实验结果表明：数据融合算法提高了非线性传感器的定位精度和稳定性,并且平均定位误差在8 cm内。     

Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响

研究了Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响.钎料润湿性试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎料在2A01铝合金表面的铺展性能提高,Al元素含量为12%(质量分数)时,铺展面积达到最大,继续增加钎料中Al元素含量,铺展性能降低.钎料中Al元素含量在8%~15%范围内时,钎料均具有良好的铺展性能.钎焊接头力学性能试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎缝中铝基固溶体强化相数量增加,对接钎焊接头强度提高,钎料中Al元素含量为8%时,钎焊接头强度达到最高,继续增加Al元素含量,钎缝中的枝状共析组织变得粗大,与其周围组织容易产生应力集中,萌生裂纹,对应的钎焊接头强度降低.综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能,92Zn-8Al钎料钎焊2A01铝合金性能最佳.     

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     

冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进

逆运动学问题是冗余度机器人运动控制、轨迹规划和动力学分析的基础,也是机器人学中最重要的问题之一。以末端执行器位姿的误差最小为优化目标,建立适应度函数,将求解冗余度机械手的逆运动学问题转化为一个等价的优化问题,在优化算法的基础上通过杂交变异果蝇优化算法(HMFOA)进行冗余度机械手逆运动学问题的求解。采用嗅觉搜索杂交突变机制和视觉搜索的动态实时更新机制,有效解决果蝇优化算法(FOA)的收敛问题,并提高算法的收敛速度。为进一步验证HMFOA的有效性,在七自由度机械手上对HMFOA进行了测试,将其结果与FOA、LGMS-FOA和AE-LGMS-FOA等算法进行了比较,证明HMFOA能有效地解决冗余机械手的逆运动学问题。     

基于三次B样条的六自由度液压机械臂轨迹规划北大核心

六自由度液压机械臂具有更高的负重比,但由于液压关节存在响应时滞,易导致机械臂末端执行器行进轨迹出现偏离。为此,提出一种基于三次B样条函数的轨迹纠偏算法。利用改进的D-H参数法标定液压机械臂关节的空间位姿坐标,构造三次B样条函数。根据B样条曲线中当前节点向量的分布,确定相关的示教点与控制点,得到节点向量随时间变化的序列值;对分割后的B样条进行插值处理,可有效纠正液压机械臂的轨迹偏离现象。结果表明:所提出的纠偏算法能够从3个轴向控制移动轨迹出现的局部偏差,使液压关节的力矩误差、角速度误差和加速度误差被控制在较低的范围内。     

基于华中8型数控系统的热误差补偿技术研究

为满足机床精度要求,提出有传感器热误差补偿方法.详细介绍了热误差补偿原理,通过测试对比和数据分析,对机床的热误差问题进行实验研究.依据统计数据得出结论,将结论及方法应用于数控系统中,对数控系统热误差补偿模块进行完善.结果表明:传感器热误差补偿方法可以解决机床热误差造成的精度问题,广泛应用于机床质量检验.     

Apriori算法及神经网络在数控机床中应用研究

数控机床加工精度受到机床零部件、外部环境等因素的影响，从而需要添加适当的补偿参数确保加工精度的稳定性，另外，不同车床不同时刻的补偿参数实时变化。为此，提出一种基于关联规则及神经网络方法的智能误差补偿模型。以实际生产中产生的数据集为基础，通过Apriori算法对数据集进行筛选；对各个特征值与补偿参数进行归一化处理，以提高数据的收敛速度；利用神经网络模型为不同情形下的车床搜寻最佳补偿参数模型，从而构建起最佳的智能误差补偿模型；经过智能误差补偿后,对生产的物件进行图像识别，分析其是否符合精度要求。仿真测试结果表明:针对训练集数据和测试集数据，车床稳定性分别提高了0.695和0.713。实测结果显示:利用上述方法，对30个产品进行雕刻，精度均符合要求。因此，智能误差补偿模型能够提高车床加工稳定性，提升产品合格率。