移动机器人高精度坐标校正的方法

坐标定位的精确性直接关系到移动机器人行走的精确性,主要介绍一种关于移动机器人高精度坐标校正的方法,这种方法经过实践证明是非常有效地,保证了机器人的行走精度。     

全向轮机器人基于双全向轮——陀螺仪模式坐标定位

针对全向轮机器人行走灵活但定位困难的现象,提供一种新的全向轮定位方式,即双全向轮——陀螺仪方式。用两个全向轮作为编码盘计算机器人行走距离,陀螺仪则给出机器人当前方向,根据所测数值便可精确得到机器人当前坐标,从而完成坐标定位。实践证明,这种定位方式可以满足竞赛机器人精度要求,使机器人更好地完成行走任务。     

起重机主梁腹板变形自动矫正执行器设计

起重机主梁生产线中下盖板与形梁组对时,用人工矫正方法矫正腹板波浪变形会在主梁腹板上留下焊疤,并增加没有附加值的打磨操作。为了改善这一状况,并高效配合机器人实施定位焊,采用磁力吸附原理进行腹板变形的自动矫正。首先对形梁腹板变形进行测量,并拟合出变形曲线,不同格子间的变形均为凹变形,最大变形值为24mm。接着利用有限元方法分析了磁铁布置方式对矫正效果的影响:在同样的磁铁吸附应力和布置方式下,大筋板间的间距越大,矫正效果越明显;而在同样的大筋板间距下,初始凹变形小有利于矫正;对所有的格子间,永磁铁距腹板下边缘越近,矫正效果越明显,同样的磁铁(长宽比大于1),横放比竖放的矫正效果明显。最后研发了自动矫正执行器的物理样机,其由吸附单元、推拉单元、结构单元、传感单元和控制单元组成,并进行了现场试验,测试结果满足矫正工艺的精度要求(±2mm),同时也验证了有限元分析结果的准确性。主梁腹板变形自动矫正执行器的研制实现了腹板变形识别、腹板临时连接的建立、矫正过程力感知和矫正运动可控。该装置实现了机器人定位焊前的腹板变形自动矫正,对前道工序的焊接工艺优化具有一定意义。     

基于双相机的计算机视觉坐标测量系统

为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD 摄像机和一台电脑组成.在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴向测量误差,从而实现高精度的空间三维坐标测量;实验采用最简的共线三点测头模式搭建测试装置,在测量距离1 500 mm 处各个方向分辨率优于0.2 mm ,与坐标测量机移动对比测量精度达到±0.15 mm .     

基于IGPS和麦克纳姆轮的AGV导航控制系统设计

目前常规使用的舵轮和差速轮自动导引车（automated guided vehicle,AGV）的精度和灵活性低,无法满足在大型高端产品装配过程中精确定位和导航的要求。为了进一步提高AGV的导航精度和柔性,提出了一种基于IGPS （indoor global positioning system,室内全球定位系统）和麦克纳姆轮的AGV高精度导航控制系统。首先通过IGPS高精度定位和坐标计算获取IGPS接收器的位置坐标,其次采用车体中心提取算法和坐标转换矩阵实现接收器坐标位置到车体中心坐标的转换,最后通过对全向移动AGV的建模,采用模糊PI控制方法对AGV的路径偏差进行纠正,实现AGV的精确定位和循迹导航。利用Simulink对模糊PI控制和传统PI控制进行仿真分析,结果表明,相对于传统PI控制,模糊PI控制响应速度快,调整曲线更平滑。同时,在基于IGPS的AGV试验平台进行试验,采用激光跟踪仪对AGV重复定位位置进行测量,结果显示定位精度达到±0.2 mm。研究结果对提高AGV的高精度定位能力具有借鉴意义,也为后续可移动机器人加工模式的研究提供参考。     

人民币 OCR 中的号码区域快速定位新方法

提出了一种人民币光学字符识别(OCR)过程中号码区域快速定位的新方法.算法首先利用固定阈值法对纸币图像进行二值化,然后从二值纸币图像的左边缘和下边缘选取一定数目的样本点,根据非磨损残缺区域两边缘上向量内积为零的特性,筛选出位于边缘非残缺区域内的样本点,从而排除边缘磨损残缺的干扰.再根据这些样本点用最小二乘法拟合直线,以确定纸币的倾斜角和左下角点坐标.最后对图像做旋转变换,同时根据旋转公式得到纸币图像矫正后左下角点的坐标,并以角点为起点偏移固定距离提取出号码区域,这使得提取号码区域时间开销在微秒级,图像矫正与号码定位几近同时完成.实验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和较高的时间效率,在纸币号码识别系统中具有很好的应用前景.     

多目视觉测量系统的光束法平差改进

为了消除三维扫描测量机器人系统中工业机器人定位误差对测量结果的不利影响,搭建了多目视觉测量系统对三维扫描测头进行空间同步定位.由于系统中相机与标志点之间的距离变化较大,标志点重投影误差难以评价空间定位误差,另外受相机标定精度影响,光束法平差对三维坐标修正不明显.为解决上述问题,本文改进了光束法平差,在传统光束法平差的误...     

机器人的运动时变可靠性分析

机器人系统存在的多种不确定性会导致其运动精度下降,为此开展机器人运动时变不确定性建模与分析,以期提高机器人运动精度。首先基于运动学分析建立了机器人末端执行器参考点位姿误差模型,随后基于机器人位姿误差模型提出了末端执行器位置精度的点（静态）可靠性、时变（区间）可靠性模型以及机器人运动的系统可靠性模型,最后给出了实现上述可靠性模型高效、高精度求解的包络方法,并以斯坦福机器人为实例验证了所提模型和求解方法的有效性。研究表明,所提出的可靠性模型能够有效获得机器人各坐标分量上的时变可靠度以及机器人运动的系统可靠度。研究工作为提高机器人运动精度提供了新方法。     

基于距离精度的测量机器人标定模型及算法

对机器人绝对位置误差进行检测和补偿时,通常要涉及到测量系统坐标系与机器人基础坐标系间的坐标变换,由于这个变换很难精确测定,从而导致测量机器人的绝对位置精度降低.为了克服这一情况,可改用空间两点间的距离精度来衡量机器人的绝对位置精度,这样可简化测量过程.利用距离精度的定义,建立了机器人的距离误差模型,该模型可以避免坐标转换带来的误差,降低对测量系统的精度要求.同时,激光跟踪仪测试技术的应用,使得机器人的位姿测量变得非常容易.最后给出了此模型及算法在IRB2400机器人上的应用实例.     

用面阵CCD高精度测量微光光场均匀性

利用高分辨率面阵CCD ,提出一种新的测量微光光场均匀性的方法 ,同时对影响系统精度的因素进行了分析 ,并通过计算机处理软件给出矫正补偿措施 ,使面阵CCD高精度测量技术成功地用于实践。     

网孔板的自制与矫正

随着纺织机械的不断研发和各种特殊纤维的大量运用,对纺织机械零件——网孔板的形式要求和制作精度,提出更为严格的要求。就高精度方形网孔板的加工和变形矫正,结合操作经验,找出有效的解决方法和措施。     

利用红外和激光导向实现移动机器人的精确对接

该研究的目的是实现低成本、高精度的移动机器人对接.利用红外和激光导向的方法检测环境并进行精确定位.首先,利用从对接站发出的垂直激光束使机器人锁定在光束上.即光束从对接站中心位置发出并垂直于墙面,并通过保证激光束位于机器人上的传感器阵列的中心来操纵机器人驶入对接站.然后,红外传感器界测出机器人与对接站的距离,并使机器人进入最后的对接位置.提出了控制马达的相应的算法.实验结果显示:对接精度小于4 mm.     

基于距离约束的关节式坐标测量机蛙跳测量方法研究

针对关节式坐标测量机(ACMM)在大尺寸工件的检测过程中测量范围有限且误差较大的问题,提出了一种基于距离约束的ACMM的蛙跳测量方法。在ACMM进行坐标转换的过程中,利用蛙跳球作为公共基准点,用高精度的三坐标测量机对蛙跳球之间的空间位置关系进行标定。在计算坐标转换参数的过程中,将任意两蛙跳球之间的位置关系作为距离约束条件,消除测量过程中产生的粗大误差并优化坐标转换模型的参数,以提高坐标转换精度。实验结果表明:距离约束能够有效地提高坐标转换参数的精度,同时增加公共基准点的个数会较大地提高蛙跳测量精度。     

白车身柔性测量机器人本体补偿方法

为了提高柔性坐标测量系统的精度,提出了测量机器人本体的补偿方法.利用距离误差模型构造出机器人本体的约束方程,并求解出机器人的实际几何参数,进而将该参数应用于修正系统的运动学模型.通过运用修正后的运动学模型对车身点实施测量,并与跟踪仪的实测距离数据进行比较.实验表明,补偿前后测量系统的重复性精度基本没有发生改变,误差低于0.1 mm,但补偿后测量点间的距离误差由0.6 mm降到0.3 mm以下,精度大为提高.     

双圆锥扫描红外地球模拟器精密光学校准

对地球模拟器进行光学精密校准是保证双圆锥扫描红外地平仪单机地面性能测试的必要前提.采用两台电子经纬仪建立三维坐标实时测量系统,实现对双圆锥扫描红外地平仪地球模拟器的精密光学校准.根据理论设计值作为参考值,与实际测量值进行比较,反复放样测量,进而调整地球模拟器的冷热边界,调校精度可使地球模拟器边界特征点坐标的定位误差控制在0.2 mm 之内.高精度位置控制保证了双圆锥扫描红外地平仪高精度的噪声等效角性能测试,可以保证噪声等效角(3σ)控制在0.07°以下.     

THMR-I介入治疗机器人系统的研究及其临床应用

为实现完整的图像引导-机器人主动定位-辅助穿刺的机器人辅助介入治疗手术流程,针对超声引导腹腔介入治疗的特点设计了THMR-I介入治疗机器人系统,在设计上重点考虑了针对临床的可靠性和安全性.该机器人通过五自由度串联机构实现了大角度准确主动定位.根据临床工作环境的要求求解机器人运动学,分析了系统误差组成,并通过坐标系统标定建立了定位装置与机器人之间的映射关系,实现了机器人系统和图像导航系统的协调工作.精度实验证明,机器人子系统满足腹腔穿刺的精度要求并具有足够的裕量.THMR-I机器人在临床囊肿穿刺手术上的成功应用验证了超声引导机器人辅助介入治疗系统的可靠性和安全性、有效性及精度.     

基于激光跟踪的机器人三维空间定位方法

为了解决激光跟踪机器人的三维空间坐标计算问题,该文以重庆苏家沟特大桥为例,采用理论分析的方法计算机器人在工作坐标系的坐标,并将激光跟踪的机器人定位实测结果与传统桥梁工程测绘结果进行对比。结果表明,在机器人表面安装反射棱镜,全站仪通过激光自动跟踪反射棱镜,随着机器人的移动,全站仪输出机器人在全站仪坐标系下的坐标,根据提出的标定方法可以得到坐标系转换关系,即可实时获得机器人在工作坐标系的坐标。激光跟踪的机器人定位实测结果与桥梁工程测绘结果的对比表明,两者的平面坐标误差小于或等于4.27 cm,高程误差小于或等于4.14 cm。     

微操作机器人的显微视觉自标定方法

在分析微操作机器人结构特点的基础上确定了待标定参数,提出了一种基于显微视觉的自标定方法。通过动态跟踪随机器人运动的目标来计算其图像坐标,采用最小二乘法拟合目标运动轨迹在显微镜坐标平面中的投影直线,并结合高精度机器人的位移量,经过几何投影和变换,标定出待标定坐标到显微镜坐标的转换矩阵。该标定方法无需特殊辅助测量仪器。实验表明,角度标定重复性好,位置标定误差小于 2 个像素。     

基于激光跟踪仪折射补偿的三维模体定位精度原位检测方法

提出了基于激光跟踪仪折射补偿的三维模体定位精度原位检测方法,建立了ADM和IFM测距误差补偿与靶球空间位置坐标求解模型,进行了理论模型验证实验与三维模体定位精度检测对比实验,实现了激光跟踪仪在玻璃介质下的高精度测量。实验结果表明:X、Y、Z坐标补偿前后的平均偏差分别由3.410mm、0.407mm、1.732mm减小到0.022mm、0.015mm、0.035mm,相邻点距离的平均偏差由0.266mm减小到0.017mm,与空气中激光跟踪仪的测量精度相当。在此基础上,以无玻璃遮挡的悬挂式检测方法为基准,两种方法测得的定位误差基本吻合。最后,利用蒙特卡洛法分析得到相邻点距离测量误差的标准差为0.012mm,满足检测要求。     

基于视觉标定的包装搬运机器人定位方法

目的为了提高包装搬运机器人的定位精度,提出一种基于机器视觉的末端执行器定位方法。方法基于OpenCV设计一种视觉标定算法,该算法包括摄像机标定和位姿标定,可实现待码放物体图像坐标和机械手坐标之间的变换。结合工控机和运动控制卡设计其控制系统,同时给出硬件设计和软件设计方法。最后进行实验研究,包括原点定位和重复定位。结果实验结果表明,所述控制方法能够提高搬运机器人的定位精度,原点定位误差约为0.14 mm,重复定位误差约为0.6 mm。结论该搬运机器人定位方法能够满足包装码垛要求。