基于离线编程技术的喷涂机器人第七轴开发

基于离线编程技术的喷涂机器人轨迹生成已成为喷涂机器人控制方法的发展趋势。通过对现有的六轴机器人轨迹生成方案的分析和研究,提出了在喷涂轨迹设计中增加第七轴的方案。该方案通过改变六轴机器人的运动方式扩展了机器人的可达空间,使其能够完成复杂工件曲面的喷涂。实验结果表明,与传统的六轴机器人轨迹生成方案相比,所提出的方案对于复杂曲面的喷涂效果更好,更适于实际工业应用。     

采用示教杆的机器人喷涂轨迹生成方法研究

为了解决汽车局部漆面的机器人喷涂轨迹快速获取需求，提出了一种采用示教杆的工业机器人喷涂轨迹生成方法。该方法设计了1∶1复制工业机器人D -H模型参数的示教杆，并建立了基于B样条曲面算法的喷涂轨迹路径点及姿态生成模型。在方法测试中，介绍了喷涂轨迹生成的实验流程，以汽车翼子板和车门为例，采用示教杆进行表面轮廓点获取与路径位姿生成仿真，最后在协作机器人（负载5kg）进行在机运行测试。测试表明，所提出的方法能够快速获得喷涂目标区域轨迹，验证了方法的可行性。     

SolidWorks二次开发曲面离线编程及运动仿真

为了解决人手动示教提取曲面轨迹困难且操作繁琐的问题,采用Visual Studio对SolidWorks软件进行二次开发的方式进行机器人的曲面离线编程,并且以DLL插件的形式自动加载到SolidWorks中.系统通过将曲面进行UV参数化进而实现离线轨迹的快速提取和机器人控制代码的生成,再以DH参数表示机器人模型,最后通过遍历关节角的方式实现机器人的运动仿真.实践证明,该系统离线编程生成的控制代码能够直接下载到机器人控制器运行并达到了实际预期的效果.上述系统对工业场合的实际开发应用和国内中小型企业快速加工多种零件具有重要的意义.     

基于分布估计算法的喷涂机器人路径组合优化

针对喷涂机器人离线轨迹规划系统中路径顺序与喷涂方向同时影响喷涂效率的特点,将喷涂路径的组合与排序问题建模成开环式广义旅行商问题,并建立了相应的代价矩阵与优化目标;提出了一种基于分布式估计的路径组合优化算法,该算法在遗传算法中引入统计学习的手段,采用基于概率的模型学习和采样算法实现更好的进化效率,从而能够更加有效地获得全局最优解。通过多组数据的仿真,验证了该算法解决路径组合问题的有效性与可行性。     

基于机器视觉的喷涂机器人轨迹规划与涂装质量检测研究综述

随着智能喷涂技术的快速发展,机器视觉在喷涂机器人系统中的研究和应用引起广泛关注,合理的喷涂轨迹能保障油漆厚度均匀、减少漆膜缺陷产生,并且融合涂装质量检测技术形成闭环的喷涂系统.鉴于此,针对机器视觉在喷涂机器人轨迹规划与涂装质量检测中的研究进行综述.首先,对喷涂系统在现代产品制造中的快速发展所面临的机遇、挑战和机器视觉技术进行介绍;然后,综述基于机器视觉技术的喷涂机器人轨迹规划和涂装质量检测的研究成果,对基于机器视觉的喷涂机器人轨迹规划方法,包括待喷涂工件的三维重建、基于点云数据的喷涂轨迹自动规划和基于视觉伺服的喷涂轨迹补偿进行分析和讨论,并重点介绍机器视觉在涂装质量检测中的应用与研究现状,从数据增强和模型选择两个方面,对不同任务中基于深度学习的涂装质量检测算法性能的改善提供潜在解决方案;最后,总结与展望机器视觉技术在喷涂机器人轨迹规划与涂装质量检测中的研究方法和思路,为喷涂系统朝着智能化、柔性化的方向发展提供参考.     

家具喷涂机器人喷枪轨迹生成分析与研究

根据喷漆机器人自动轨迹生成系统的组成与结构,提出了针对家具喷涂的喷漆机器人喷枪轨迹的设计方案.该方案以使家具表面漆膜厚度差达到最小为设计目标,在喷枪方向及空间路径为已知和未知两种条件下,分别给出了沿指定空间路径和基于自由表面的喷枪最优轨迹的求解方法,以解决喷漆机器人喷枪最优轨迹的规划问题.     

一个交互式机器人仿真系统

本文介绍我们在SUN3工作站上研制的一个交互式机器人仿真系统ROBSM2。该系统在机器人仿真系统ROBSM111-21的基础上,增加了机器人语言、示教、三维图形显示、碰撞检查以及对典型动作、典型任务的仿真等功能,用户使用该系统,既可方便、直观地进行机器人轨迹规划和控制算法的研究,又可进行离线编程和碰撞检查,同时还是功能完善的机器人辅助教学工具。ROBSM2具有很强的交互性、实用性、可靠性,为机器人研究、应用和教学,提供了强有力的手段和工具。     

运动学补偿的宏2微机器人连续轨迹控制研究

一小机械手附在一大机械手末端构成的系统称为宏－微机器人系统,介绍了宏－微机器人连续轨迹控制的新方法,对宏－微机器人的控制在关节空间进行,通过微机械手的快速运动对宏机械手的轨迹误差在线补偿,宏－微机器人轨迹规划离线进行,通过任务放大的方法分解宏－微机器人运动学冗余,仿真和实验证明了方法的有效性。     

一个智能化的机器人仿真系统

本文介绍一个智能化的机器人仿真系统的设计与实现,包括机器人运动学及其逆问题,轨迹规划、工作空间几何描述,碰撞和干涉测试,图形生成和处理以及动画技术等内容.系统中将人工智能技术用于机器人运动学及其逆问题解的公式推导,采用图形集合运算完成图形输人并提出一种三维图形快速生成和处理的算法,能适用机器人实时图形仿真.该系统使用 Turbo-Pascal 语言在 IBM-PC 机上实现.     

KUKA机器人运动学算法的研究

如今传统的工业机器人示教编程方式已很难满足生产要求。解决此问题的有效途径之一,就是采用离线编程技术。离线编程技术需要机器人仿真系统的支持。逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分,是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础。针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究。其中运动学模型的建立主要采用Denavit.Hartenberg(D-H)参数法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。最后给出了KUKA机器人运动学逆解的显式求解结果,以KUKA KR-16机器人为例,验证了算法的正确性,并在仿真环境中进行了测试。     

Collision avoidance for Robot manipulators: Application to Catia/IBM 7565 interface

A collision avoidance algorithm has been developed to augment the capability of an automatic (off-line) robot path planning (programming) tool. The use of off-line programming tools for robot task programming is becoming increasingly important, but the advantages to be gained by off-line programming may be lost if collision-free path planning capabilities are not included. This article addressed the problem of collision-free path planning in the context of a gantry type robot. The collision avoidance algorithm described here uses the <heuristic approach> to collision-free path planning. The manipulator and obstacles are modeled as spheres to simplify tests for collision. An important feature of this algorithm is that it permits the manipulation of objects in the robot's environment. When compared against an algorithm from the literature, given a lightly cluttered environment modelled by spheres, the new algorithm finds a collision-free path much faster. This new algorithm has been implemented as part of the CATIA/IBM 7565 interface which forms an automatic off-line programming system for the IBM 7565 robot. It has also been implemented as a supervisory collision filter to allow collision-free control of the robot from the operator's console. In both cases the algorithm has been demonstrated to provide efficient and effective collision avoidance for the IBM 7565 robot.     

动态环境下多重A*算法的机器人路径规划方法

传统的A*算法仅适用于全局的静态环境,在求解路径规划问题时存在搜索效率低,路径不平滑等不足。针对这些问题,进行了以下改进：优化全局路径节点,引入删除冗余点准则与新增节点准则,使得全局路径更加平滑,更符合机器人运动学规律;结合滚动窗口法的思想,在每个滚动窗口内进行局部路径规划,首先根据前一步的节点信息确定局部子目标区域,然后在局部子目标区域内引入避障控制策略进行实时避障。最后通过Matlab软件建立多种栅格地图仿真,从路径轨迹的平滑度、搜索效率与局部规划能力方面将改进后的算法与原算法进行对比,并在动态环境下进行仿真分析,仿真结果表明改进后算法拥有良好局部规划能力,且路径轨迹更加平滑,在复杂环境下搜索效率更高。     

基于数字海图的自主水下机器人路径规划研究

为了解决远程自主水下机器人（LAUV）路径规划问题，提出一种基于数字海图的路径规划算法．该算法对传统人工势场法进行了有效改进，克服了传统人工势场法固有的缺点和不足，可以用于LAUV离线和在线路径规划．其有效性已在半物理实时仿真平台上得到了验证．     

基于微分平坦与MPC的智能车换道控制算法

为了提高智能车换道的安全性,提出了一种基于微分平坦理论与模型预测控制(MPC)算法相结合的智能车换道轨迹规划与跟踪算法。该算法利用约束求解得到基于sigmoid函数的优化路径;将其与多项式参数化时间函数作为平坦输出,利用微分平坦理论构造一个非线性性能指标函数并对其进行优化求解完成车速规划;从而实现对智能车辆路径-速度分解式的轨迹规划。利用动力学模型预测控制算法线上控制的优点,对智能车的车轮转向进行实时控制,使得车辆按照规划好的轨迹行驶完成换道。通过CarSim与MATLAB/Simulink的联合仿真,将提出的轨迹规划算法应用于车辆系统仿真软件中进行验证,结果表明该算法能够实现对智能车进行轨迹规划和跟踪控制,使其安全高效地换至目标车道。     

Active-Vision for the Autonomous Surveillance of Dynamic,Multi-Object Environments

This paper presents a novel method for active-vision-based sensing-system reconfiguration for the autonomous surveillance of an object-of-interest as it travels through a multi-object dynamic workspace with an a priori unknown trajectory. Several approaches have been previously proposed to address the problem of sensor selection and control. However, these have primarily relied on off-line planning methods and rarely utilized on-line planning to compensate for unexpected variations in a target’s trajectory. The method proposed in this paper, on the other hand, uses a multi-agent system for on-line sensing-system reconfiguration, eliminating the need for any a priori knowledge of the target’s trajectory. Thus, it is robust to unexpected variations in the environment. Simulations and experiments have shown that the use of dynamic sensors with the proposed on-line reconfiguration algorithm can tangibly improve the performance of an active-surveillance system.      

基于微机的机器人离线轨迹规划系统

本文提出了基于IBM-AT微机的机器人离线轨迹规划系统.系统的软件主要包括;机器人和环境物的三维图形的交互式产生,运动学和动力学的计算,轨迹规划.碰撞的检测和图形显示动画.系统利用通讯模块和接口电路可以从IBM-AT到机器人控制之间传递信息.使用该软件的PT-300V工业机器人离线轨迹规划的实验已初步地完成.     

双臂空间机器人的避自碰轨迹规划研究*

本文针对自由漂浮的双臂空间机器人系统研究了一种基于危险域的避自碰轨迹规划方案。首先,引入危险域的概念,用来评估两个机械臂之间发生碰撞的危险程度。其次,在路径规划的基础之上,利用危险域的反馈信息,设计了一种安全避自碰的轨迹规划方案,用以保证两个机械臂可以运动在安全位型,从而避免发生自碰。最后,针对一个双臂冗余空间机器人系统进行运动仿真,仿真结果验证了本文方法的有效性。     

Collision Free Motion Planning for Double Turret System Operating in a Common Workspace

Instead of using the tedious process of turret teaching, an off-line path planning algorithm has been developed for military turrets to improve their accuracy and efficiency. In the scope of this research, an algorithm is proposed to search a path in three different types of configuration spaces which are rectangular, circular and torus shaped by providing three converging options named as fast, medium and optimum depending on the application. With the help of the proposed algorithm, 4-dimensional (D) path planning problem was realized as 2-D + 2-D by using 6 sequences and their options. In order to find a heuristic path on these 2-D configuration maps, the A* algorithm is implemented, which is usually used to find a heuristic path on Cartesian Workspace. Firstly, 4-D configuration space of the double-turret system is obtained by using the method of intersection of point clouds where the bodies in the system are meshed and converted into points. With the help of random simulations, the sequences and the options of these sequences are provided in an appropriate order. A sample path planning was made to examine the performance of the algorithm and thus the converging options. The results obtained for 3 different converging options were simulated on the model of the double-turret system and it was observed that there was no collision between any bodies in these three options. Hence, a collision free motion planning can be carried out for double-turret system operating in a common workspace.

     

Globally Optimal Trajectory Planning for Redundant Manipulators using State Space Augmentation Method

The off-line global trajectory planning for kinematically redundant manipulators is formulated as an optimization problem whose solution is obtained by applying the Pontryagins Maximum Principle. The state space augmentation method is developed to obtain a set of optimal joint trajectories corresponding to a singularity-free Cartesian path which avoids joint limits and conserves joint configuration in cyclic motion. Results of computer simulation conducted on a three-degree-of-freedom planar manipulator are presented and discussed.