基于工业机器人的水接头自动装配系统设计

水接头装配是相控阵雷达液冷系统装配的重要工序,自动装配系统可以解决传统手工装配方式效率低、装配质量一致性差、装配过程数据无法记录的问题.文中依据水接头装配工艺,分析了水接头装配的定位要求,结合机器人的技术特点,设计开发了一套基于工业机器人的水接头自动装配系统,通过增加第七轴运动系统和基于机器视觉的独立误差修正机构解决了...     

基于机器视觉的机器人仿生机械手避障轨迹控制系统

以提高机械手末端关节避障控制精准度为目的,提出一种基于机器视觉的机器人仿生机械手避障轨迹控制系统。以具有高灵敏性和主动性的控制器、伺服驱动器、无线通信器以及高网络带宽的传感监测器为硬件基础,采用机器视觉技术捕捉机械手关节动作。然后根据动力学原理建立避障位姿坐标系,代入关节动作数据计算其在坐标系中的位置。在定义控制范围的基础上,根据隶属度函数计算机械手在轨迹方向上夹角,并随机输出一个动态夹角变量。通过对变量值目标求导得出适配性最高的调节阈值,结合实际情况通过阈值调节实现精准控制。实验表明,该系统能够有效控制机械手末端关节避开障碍物达到指定目标位置,应用效果较好。     

微小研抛机器人开放式控制系统研究

提出在大型模具曲面上进行自主研抛作业的微小机器人的运行特征,建立了一种基于PMAC和PC的双CPU开放式控制系统.通过对伺服运动、研抛执行和传感定位子系统的分析,全面介绍了系统体系结构和控制策略,运动实验结果表明了系统的可行性.该微小研抛机器人控制系统的设计符合实用要求,具有一定应用价值.     

基于3D视觉引导的拆装模机器人系统设计

针对传统PC构件手工拆装模生产作业人员多、占地面积大和工位利用率低的生产方式,结合机器人运动控制技术、激光扫描技术和图像感知技术,提出了一种基于3D视觉引导的直角坐标系机器人系统。在阐述视觉引导机器人自动拆装模具原理的基础上,设计了一种针对混凝土预制构件拆装模具的四自由度直角坐标系机器人系统,开发了基于EtherCAT总线的分布式控制软硬件系统,并进行工厂实际生产测试。测试结果表明:该机器人可以直接由图纸驱动自动完成PC构件的拆模和装模等核心生产过程;模具识别准确率高于99.5%;单个模具的装模节拍少于20 s;抓手中心重复定位精度达到±1 mm。为混凝土预制构件拆装模实现全自动化作业提供了完整解决方案。     

Vision guided dual arms robotic system with DSP and FPGA integrated system structure

Usually, a humanoid robot has two arms and stereo vision system to execute human daily actions. It has complicate mechanism and mechatronics control system structure. The hardware control structure should be planned ingeniously to execute the complicate computation of 3D image processing and manipulate a multi degree of freedom dual arms motion control, especially for mobile robot system. Here a 7 DOF dual arms robot with FPGA hardware control structure and a digital signal processor (DSP) based CMOS stereo vision system are designed and built in our lab. The intelligent fuzzy sliding mode control strategy is employed to establish the visual guided robotic motion control software. This low cost humanoid robotic system has compact control structure and mechanism integration for mobile application purpose. Object detecting and tracking schemes in 3D space were developed for locating the target position and then guided the robot arm to pick and place objects or track the specified moving target. Experimental results show that this delicate robotic system has basic humanoid function.     

一种用于搬运和装配作业的4自由度机器人系统

开发出了一种适用于搬运和装配作业的4自由度机器人控制系统，系统采用基于PC的开放式运动控制结构，论文对系统采用的运动控制器中的控制算法作了剖析，并研制出了图形界面任务示教编程系统和机器人语言编程系统，通过它们可以完成搬运和装配作业。     

Multi-axis motion controller for robotic applications implemented on an FPGA

This paper presents the design of a field-programmable gate array (FPGA)-based motion controller for robotic applications. In contrast to digital signal processor and microprocessor implementations, the control period of this system is fixed. Foregoing implementations on FPGA require microprocessor-based platforms for data interchange tasks consuming a large amount of resources; consequently, they could not be implemented on low logic density devices, or they use IP cores which limits the implementation of the system to only certain device families. This new motion controller architecture integrates control and communication modules in a single chip which permits an increase to the number of axis according to the system requirements. The proposed design presents a low consumption of logic resources; therefore, a considerable cost saving per axis is achieved. The system test has been carried out with a three-degree of freedom selective compliant assembly robot arm robot and a standard PC as master device. The digital filter parameters have been tuned by using a crossover frequency method. Step and profiled motion responses obtained show very good performance.     

基于人机工程学的虚拟机械手臂运动控制方法

考虑到机械手臂在运动时会受到关节阻尼的作用,使手臂控制的全局稳定性降低的问题,提出一种基于人机工程学的虚拟机械手臂运动控制方法.首先,利用人机工程学构建人体模型架构,将其分为架构层、形态层与尺寸层,并以参数化形式描述表示;然后,通过解析人体模型获取各个关节的连接作用与功能,并计算虚拟机械手臂的运动坐标和运动矢量;再根据雅克比矩阵计算得到机械手臂末端的运动速度;最后,通过构建模糊逻辑系统得到控制模糊隶属度函数,并拟定为输入量输入至运动控制器内,完成对机械手臂的运动控制.     

基于PLC的自动取封盖机械手控制技术

主要介绍了自动取盖和封盖机械手的技术实现,研究了轨迹规划、数据通讯、软件开发等关键技术。该机械手能够进行手动、自动两种方式的操作,实现了在无人条件下取、封桶盖的过程,使危险环境下的作业变为可能。系统通过双PLC和运动控制模块实现伺服驱动和过程控制,通过上位机实现整个过程的监测。     

基于机器视觉的表针自动码垛系统

为了解决表针生产过程中的自动码垛问题,设计了基于机器视觉的表针自动码垛系统。在表针自动码垛系统中,通过安装在平面关节型机器人上的工业相机,对送料转盘进行图像采集。结合几何轮廓定位和斑点分析等图像处理技术,对图像特征进行提取,获取送料转盘上随机分布的表针位置信息与正反面信息。借助优化后的表针吸嘴和手眼标定技术,通过平面关节型机器人以一定间隔交替分拣正面表针和反面表针。正面表针由平面关节型机器人直接码垛,反面表针经过180°旋转机构翻转后再进行码垛,从而实现表针的全自动码垛。通过试验确认,基于机器视觉的表针自动码垛系统可以满足多种不同规格表针的码垛要求,定位精度、效率与稳定性高,误差小。     

采用Trio运动控制器的搬运机器人控制系统研究

介绍一种自主开发的三直角坐标机器人机械结构及其可实现的功能.针对机器人所完成的货物搬运过程与动作,研究开发一种开放式控制系统.该系统采用运动控制器+PC机+触摸屏结构,其中,Trio公司的Eur0205X型运动控制器为控制系统核心部件,保证了PC机软件程序对机器人硬件本体的控制作用及触摸屏的离线控制功能.各种传感器的使用,提高了系统的运动与控制精度.实验表明,该机器人工作稳定可靠,性能、精度均能满足设计要求,为实验室机器人的进一步研究奠定了基础.     

通信铁塔塔靴自动焊接系统设计与应用

针对通信铁塔塔靴拼装、焊接的工艺特点,研发了铁塔塔靴自动焊接系统。焊接设备通过取板机械手与变位机相互配合完成板料精确拼装,通过取板机械手、变位机、焊接机器人的联合作业,实现塔靴自动焊接,现场试用情况表明该自动焊接系统可自动拼装焊接多种型号的塔靴,且焊接效率高、焊接质量好。     

基于微小型移动机器人的微操作系统

提出一种新颖的基于宏/微双重驱动微小型移动机器人的微操作系统.机器人在宏运动状态下为典型的轮式机器人,在微运动状态下为尺蠖运动机器人.将集成微夹持器的微操作器安装在机器人移动定位平台上用于实现微操作任务.为了自动导航机器人完成微操作任务,设计外部智能视觉系统.视觉系统分为全局视觉与显微视觉两个子部分,机器人在全局视觉的导航控制下以宏运动状态实现大范围的粗定位,并使机器人微夹持器末端准确地进入显微镜视场.在显微视觉的导航控制下以微运动状态实现小范围、高精度的精定位,并完成微操作任务.试验表明,提出的基于微小型移动机器人的微操作系统能够成功地实现微小零件的夹取与装配.     

基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法

当前大型星载设备的安装采用人工操作机械臂的方式完成。由于星载设备昂贵,装配过程在半封闭非直视条件下进行,需要多人进行人工观察与口令调整,耗费数小时,装配效率低下。为提升装配效率,实现装配过程的智能化与精准化,提出一种基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法。采用机器学习与双目视觉实现装配体之间的精确位置测量;通过机器人手眼标定完成视觉空间到机器人空间的运动映射;综合分析装配路径的干涉状况,对装配路径进行机器人运动规划;最后通过虚拟现实技术实现装配过程的可视化。整个装配过程可自动完成,装配时间缩短在若干分钟以内。进行了卫星与星载设备的模型装配试验,结果表明装配误差小于0.3 mm,验证了所提方法的有效性。     

开放式5R工业机器人系统设计及分析

以所设计的开放式5R关节型工业机器人为研究对象,分析了该机器人的结构系统设计.该机器人采用基于工控PC及DSP运动控制器的分布式控制结构,具有开放性强、运算速度快等特点,对机器人的控制系统及其工作原理进行了详细的说明.机器人的控制软件采用基于Windows平台下的C++实现,具有良好的人机交互功能,对各组成模块的作用进行了说明.借助于所设计的开放式5R工业机器人系统,可以很好地实现机器人技术训练,也可作为通用机器人.     

快递分拣机器人控制系统的设计

为提高快递分拣效率,设计了一种基于OpenMV机器视觉模块的快递分拣机器人控制系统。在这一控制系统中,通过机器视觉技术实现快递件的轮廓识别、定位、扫码及分类,将STM32单片机作为运动控制核心,外接传感器感知机器人的状态,基于串口与机器视觉模块双向通信,实现对放置在地面的快递件进行自动分拣。通过制作样机验证了设计的合理性与可行性。     

一种搬运机器人控制系统的软件开发与研究

为了提高气门电镦生产自动化程度,以PC+运动控制器+PLC构建一种开放式搬运机器人硬件系统,采用Visual C++开发出具有友好人机界面的开放式搬运机器人控制系统软件。首先根据系统功能需求分析给出软件总体结构图,然后详细介绍在线监控模块和通信模块的实现方法,最后通过实验验证该控制系统软件能实现对机器人的控制功能,且具有良好的开放性和可扩展性。     

A resource-oriented tolerance representation scheme for the planning of robotic machine tending operations in automated manufacturing systems

In this paper, we define a representation for tolerances associated with robotic machine tending operations. The intent of the representation and analysis presented in the paper is to assess whether a robotic material handler is capable of holding the accuracies required for loading and unloading a machine. This representation and analysis, therefore, provides the basis of a process planning system for robotic operations. This representation is critical for flexible and automated manufacturing because it enables automatic planning of unload and load operations from and to machining centers that are required for discrete part manufacturing. Planners can use this representation along with the specified tolerance criteria to conservatively assess if a given robot resource is capable of using a specific gripper to unload or load a given part from a given fixture on a machining center. For a new part, this assessment allows an automatic material handling operations planner to determine if reconfiguration or procurement of resources is required for the material handing of the new part or if simple reprogramming of the robot and machine resources is sufficient. Also, this representation helps providing flexibility to the manufacturing system control software in the case of the addition of a new machine to the manufacturing system. In this case, the new resource data would be input into the resource model, and the decision on the machine tending operations (loading or unloading) would be carried out in the same manner. This representation was tested successfully using an automatic operations planner at The Pennsylvania State University’s Factory for Advanced Manufacturing Education (FAME) lab.     

从动轮式机器人原理及其控制器设计

从驱动原理和腿轮结构上来说，溜冰机器人同一般轮式机器人有较大不同，它属于从动轮式机器人，简化了轮式机器人腿轮结构，增加了轮式机器人灵活性和机动性。溜冰机器人控制器采用分级控制结构，本文对机器人分布式多机通信系统进行了设计。     

基于PMAC面向染液自动配液系统定位平台的设计

以机电一体化的设计思路设计了一台能够处理36种母液的自动配液机。该设备机械主体部分为龙门式三维机器人结构和机械夹持器,其传动装置采用是同步带传动和滚珠丝杠,导向装置为滚动直线导轨。设计以PMAC（Programmable Multi-Axis Controller）可编程多轴控制器（PMAC内置PLC功能）作为CNC模块,工控为系统支撑单元的开放式数控系统,能够实现自动配液机精密运动。