基于遗传算法的焊接机器人路径规划应用研究

焊接机器人路径规划对于提高机器人的焊接效率至关重要。传统的机械臂焊接规划采用示教-再现方式,这种焊接模式难以达到高效率、低耗能的要求。对焊接机器人路径规划问题以及遗传算法进行研究,从时间最优角度重点对遗传编码方式、适应度函数、选择、交叉、变异等进行了分析,并采用VS2010对焊接机器人进行仿真,该遗传算法明显提高了焊接机器人的焊接效率。     

高压带电作业机器人系统的研制

为了适应10 kV配电线路带电作业的要求,研制了一台能够最大限度满足现场作业环境要求的高压带电作业机器人,包括主从操作机械臂、机器人专用升降系统、绝缘工具系统、绝缘防护系统四部分.在10 kV配电线路上进行了试验,机械臂操作灵活,绝缘防护方法设计合理.防护性能可靠,操作简单方便.     

基于压电陶瓷的柔性机械臂主动振动控制实验研究

柔性机构因其工作效率高,能量消耗低和结构简单等优点被广泛应用于机器人领域.但柔性机构由于刚度较低,易产生弹性振动,使机器人的定位精度和运动精度降低.为了验证在前期的工作中提出的柔性机械臂主动振动最优控制位置分析的正确性,搭建了一个基于Labview的测试系统.在柔性臂上不同位置粘贴压电片来实现对柔性臂不同位置的主动振动控制,通过测试系统得到最优控制位置处和最优控制位置附近的柔性机械臂振动的传感电压,根据控制前后传感电压的变化分析柔性臂抑制的强弱.根据实验结果显示,柔性臂在前三阶振动下,分别在其最优控制位置上获得最高的抑振率,从而验证了最优控制位置的有效性.     

基于深度强化学习的机械臂避障路径规划研究

为了解决现有的机械臂焊接系统调整动作的难度大,缺乏灵活性的问题,本文采用了深度强化学习算法来解决机械臂的路径规划问题;该方法使用一个三层的DNN网络,输入为机械臂的状态信息,输出为机械臂的运动关节角度,通过离线训练,机械臂能够自行训练出一条接近于最优的运动轨迹,能够成功地避开障碍物到达目标点;仿真在一个三自由度点焊机器人的模拟平台上进行,仿真实验表明,采用深度强化学习技术的机械臂能为焊接机械臂规划出一条无碰撞的路径,具有较强的避障能力。     

面向抓取作业的飞行机械臂系统及其控制

面向飞行机械臂的飞行抓取作业,提出了一个由六旋翼飞行机器人和7自由度机械臂组成的飞行机械臂系统.系统采用分离式控制策略,即飞行机器人和机械臂各有一个控制器.机械臂运动所引起的系统质心和转动惯量的变化量及其导数被用来估计机械臂对飞行机器人的扰动力和力矩.为了减弱机械臂扰动对六旋翼飞行机器人的飞行控制性能的影响,提出了扰动补偿H∞鲁棒飞行控制器.实验结果表明,与没有扰动补偿的控制器相比,当机械臂运动时所提出的扰动补偿H∞鲁棒控制器对系统的飞行控制性能有明显的提升效果.最后,目标物抓取作业实验验证了所提出的飞行机械臂系统的可靠性.     

自由飞行空间机器人系统的协调运动控制

考虑由载体和机械臂组成的空间机器人系统的协调控制问题,提出了一种新的协调 控制策略.该策略首先利用简单的变结构控制器粗略控制载体的运动,进而设计机械臂控制 器以保证手端精确跟踪其期望的运动轨迹.应用该策略分别对手端自由运动和受限运动设计 了相应的控制器,并对两杆平面空间机器人系统进行了仿真,证实了控制策略的有效性.     

自由飞行空间机器人系统的协调运动控制

考虑由载体和机械臂组成的空间机器人系统的协调控制问题，提出了一种新的协调控制策略.该策略首先利用简单的变结构控制器粗略控制载体的运动，进而设计机械臂控制器以保证手端精确跟踪其期望的运动轨迹.应用该策略分别对手端自由运动和受限运动设计了相应的控制器，并对两杆平面空间机器人系统进行了仿真，证实了控制策略的有效性.     

主被动混合式微创手术机械臂机构设计及灵巧度优化

研制出一款可开展微创手术的双机械臂机器人系统,该系统配合手术微器械可以实现精确的腹腔内手术操作.通过分析微创手术的手术环境及手术操作特点,提出了采用机器人开展微创手术对机器人自身机构设计的基本要求,并在此基础上重点对机械臂机构进行设计和优化.该机械臂可以按照微创手术的实际需求,实现机器人的术前摆位、术中器械操作及器械的快速拆装更换,并且可以从机构上保证术中器械在患者腹壁切口处位置不变,避免术中因手术器械运动而对腹壁切口造成非手术性损伤.此外,借助于机器人雅可比矩阵的奇异值,构造了基于条件数和可操作度的综合灵巧度评价指标函数,并采用序列二次规划算法对机械臂杆件参数进行优化.优化结果表明,机械臂具有良好的各向同性及可操作度,很好地满足了微创手术对机械臂机构灵活性的要求.     

作业型飞行机器人研究现状与展望

作业型飞行机器人是指由飞行机器人(通常是旋翼飞行机器人)与作业装置(机械臂)共同组成的具有主动作业能力的一种新型机器人系统.由于主动作业装置与飞行机器人之间的紧密耦合,以及飞行机器人本身对外部干扰的敏感性,作业型飞行机器人系统的研究也面临着诸多难题,如:机械臂运动引起系统重心变化带来的建模与镇定问题,与外界持续接触作业时的安全协调控制问题,以及相应的运动学、动力学规划问题等等.本文将全面分析与总结近几年发表的资料与文献,对作业型飞行机器人系统及相应的动力学建模与耦合分析、自主控制等方面的主要研究成果进行综述,并对其中的关键问题与困难进行分析与展望.     

故障容错串联机械臂设计方法研究

本文从机械臂运动学任务特性出发,定义了故障容错机械臂的相关特性,论证了运动学关节冗余也可以提高机械臂系统的可靠性,故障容错机械臂所应该具备的自由度数,以及针对不同的任务对象要求,设计故障容错机械臂的方法.将任务空间抽象简化为一系列的特征点,建立机械臂参数与理想值相关的罚函数,选择有效的优化算法,设计出了一系列故障容错平面位置机械臂和故障容错空间位置机械臂.建立起完整的故障容错机械臂的设计方法,对危险环境机器人、医疗机器人的研究设计具有重要价值.     

谐振参数匹配的直流环节软开关逆变器

提出了一种新型的具有串并联共同谐振的谐振直流环节软开关逆变器结构.该结构中所有开关器件均工作在零电压开关或零电流开关条件下.该电路开关器件较少,控制简单,损耗较小.直流母线零电压的持续时间可以自由选择和控制.不使用桥臂短路的控制方法,安全可靠.由于谐振参数不同的匹配,使得该辅助电路的工作模式灵活,控制方式可以根据工作模式选择需要的.分析了其工作原理,给出了不同工作模式的等效电路,并进行了实验,结果验证了该逆变器的有效性.     

基于PLC技术的焊接机器人主从协调运动控制系统研究

焊接机器人运动控制系统的控制功能直接决定了焊接工作质量,利用PLC技术优化设计焊接机器人主从协调运动控制系统。在系统硬件设计方面,装设位置、速度、旋转电弧等传感器设备,利用传感数据检测焊接机器人实时位姿。在考虑焊接机器人组成结构、工作原理以及动力驱动方式的情况下,构建焊接机器人的数学模型。结合当前位姿和控制目标之间的位置关系,规划焊接机器人主从协调运动轨迹,在约束条件的作用下,利用PLC控制器生成控制指令,作用在改装的焊接机器人驱动器上,实现系统的焊接机器人主从协调运动控制功能。通过系统测试实验得出结论：与传统控制系统相比,优化设计系统的速度控制误差、姿态角控制误差分别降低了0.075mm/s和0.38°,在优化系统控制下,主从焊接机器人的运动轨迹与规划轨迹之间无明显差异。     

弧焊机器人在三万辆汽车组焊线上的应用技术研究

本文就弧焊机器人环形焊接系统在汽车组焊线上应用进行了论述,并详细地介绍了以弧焊机器人为中心的环形焊接系统、系统应用程序和弧焊机器人焊接工艺参数及操作规范.     

An auto-programming system of MAG welding parameters for vision-based robot

The on-line auto-programming of MAG welding parameters for a vision-based robot mainly aims at improving the adaptability of a welding robot in a complex welding environment, and it is a new kind of intelligent control method of weld quality. The authors developed an experimental system of an MAG welding robot with 3-D vision according to the requirements of real-time auto-programming of welding parameters. In the system, the scam geometry parameters, i.e., root gap and root face in a single V-groove, are used as input variables, while the welding process parameters, i.e., welding current and speed, are used as output variables. The relation between input and output variables is described by a fuzzy model. Experimental results show that the system can result in increased weld quality.     

机器人逆运动学分析与仿真

研究机器人动态优化问题。根据机器人所持焊枪的运动轨迹,针对机器人可沿空间任意直线轨迹焊接,是焊接机器人关节控制策略中的难点,运用ADAMS软件对焊接机器人进行逆运动学求解,采用拉格朗日方法建立了系统的微分方程,运用pro/E建立了焊接机器人的三维模型,导入ADAMS中添加约束关系和设置仿真参数后建立焊接机器人的虚拟样机模型,对机械手沿空间任意直线轨迹运动的工况进行了逆运动学仿真,得到了各关节的角速度和角加速度曲线,并根据仿真结果提出了使焊接更加平稳的改进方案,结果表明方法不仅为焊接机器人的路径规划提供了参考数据,而且保证了焊接机器人在焊接过程中优良精确的动态特性和静态特性,具有重要的工程实际意义。     

机器人点焊工作站在汽车制造中的应用

机器人焊接系统属于多智能体系统（Multi—Agent systems,MAS）,机器人点焊系统集成的关键是如何处理好MAS的通信和工作协调。本文介绍汽车车身机器人点焊的工作流程,重点介绍了机器人点焊工作站的控制原理及工作站集成技术。     

基于专家系统的焊枪姿态智能控制系统

针对管道焊接机器人焊枪姿态控制问题,提出了一种基于专家系统的焊枪姿态智能控制系统。在基于专家系统的智能控制基础上加入神经网络模糊控制,二者采取并行控制与知识共享的策略,实现管道焊接机器人焊枪姿态的综合集成智能控制。系统中采用ADXRS300微机械陀螺作为焊枪位置传感器,获取焊枪的空间位置后,通过专家系统的经验推理,得到合适的俯仰角,并采用ARM7作为控制器驱动焊枪俯仰角步进电机动作,实现对焊枪俯仰角的实时调节。     

弧焊机器人工作站离线编程系统-WROBCAM

针对第一、二代示教再现型弧焊机器人自动化焊接的现状，提出了自主开发并无缝集成流行几何造型内核的新的设计模式，自行开发了大型弧焊机器人工作站离线编程CAD／CAM系统-WROBCAM?A3甒ROBCAM是交互式全中文菜单驱动环境，由7大模块组成；它是基于面向对象的思想，在Visual C 环境下开发的．文中着重介绍WROBCAM系统中主要模块的功能及实现技术．仿真结果验证了该系统的可行性．     

SoVeMa焊接机器人核心控制软件的研发

意大利SoVeMa（索维玛）公司生产的焊接机器人是蓄电池工业生产的必需设备。国内蓄电池行业花大量外汇引进该设备。通过对其整体控制系统和控制行为的研究，特别是对其主控计算机和下位PLC之间接口信号的深入研究，找到用工控PC取代原设备的主控计算机的入口，开发了与原设备控制功能相同的核心控制软件，为该设备的国产化迈出了关键的一步。本改造项目已成功应用于湖北骆驼蓄电池股份有限公司襄樊分公司等。     

双机器人协作管管焊接的运动规划

针对中小管径管管相贯的马鞍形曲线焊缝,以双机器人协作为基础,提出一种应用于双机器人协作的焊接过程中机器人运动规划的方法。该方法基于焊缝、焊枪的数学模型,充分利用双机器人系统的冗余特性,提出了融合机器人操作度、关节位置等的多指标目标函数,以机器人关节极限为规划约束条件,采用遗传算法规划出最优机器人运动路径。在三维仿真环境中进行的仿真结果初步验证了该方法的可行性和有效性。