灵巧手最小抓取作用力规划

为了在不增加能量与机械损耗下,提高灵巧手抓取物体的成功率,则必须对灵巧手在抓取物体上的作用点位置进行布局。因此,提出了一种基于最小抓取力的规划算法,以力封闭为约束条件,接触力法向合力为目标函数,采用差分进化算法计算,最后求得抓取最优点以及最小作用力,并利用最小奇异值指标来评价抓取性能。仿真结果验证了该算法应用于灵巧手的可行性,对于多指灵巧手的抓取具有参考意义。     

多指灵巧手抓取球体的规划与实现

研究灵巧手抓持球体的规划问题，提出了灵巧手规划中多关节关联的算法，并在UG模型和实体上分别进行了实验。实验结果表明，本文提出的算法能够快速到达预抓取位置，最终在用力传感器进行控制的基础上，抓住目标物体。     

对称结构三指灵巧手抓持规划

抓持规划是机器人灵巧手完成预期任务所必需面临的一个重要问题.本文针对所研制的具有对称结构的三指灵巧手的抓持及运动规划问题进行了分析,确定了以关节运动灵活度作为抓持性能评价的方法来进行实际抓持位形选取,并据此建立了优化目标函数,实现了三指手抓取不同半径物体的通用运动规划方法,并在此基础上进行了抓持运动规划实验,证明了该方法的有效性.     

基于四自由度视觉机器人的织物分拣方法

针对人工分拣织物效率低,劳动成本高,而且对工人身体产生危害的问题,提出机器视觉与机器人相结合代替人工分拣织物的方法,从而解决了人工分拣织物存在的缺陷。构造RBF神经网络的颜色分类器将不同颜色织物分类,利用阈值分割对目标织物进行分割;使用遍历中心扩散法求取机器人抓取织物的抓取点;经过摄像机标定和机器人轨迹规划实现机器人对纯色织物的自主分拣。实验结果表明,该方法分拣织物的准确率能够满足纺织业的实际应用需求。     

小型Delta机器人理论建模及抓取实验研究

人机协同操作是机器人研究的热点。基于自主搭建的用于人机协同操作的小型Delta并联机器人,对其进行了系统地理论建模及抓取实验研究。建立了系统的运动学约束方程,推导出机构的运动学正逆解方程,并在此基础上利用虚功原理建立系统的简化动力学模型。在工作空间内对末端进行抓取轨迹规划。为检验系统的可行性,搭建实验系统进行抓取实验研究,实验结果表明了该小型Delta机器人系统的可行性,为后续人机协同操作奠定理论和硬件基础。     

基于OpenMV的五自由度机械臂控制方法研究

以五自由度机械臂为研究对象,建立D-H数学模型,探究几何法与代数法求关节角的过程,使用五次多项式插值的运动轨迹规划算法。通过建立仿真模型验证了运动学求解方法与轨迹规划算法的有效性。采用一种基于机械臂几何模型的逆运动学分析方法,设计OpenMV摄像头的图像识别与处理算法来精准定位目标物,并将目标物的位姿发送给主控系统,实现五自由度机械臂自主抓取目标物的功能。以乒乓球为抓取目标进行实验验证,结果表明：此设计能精准定位目标物,完成有效抓取,控制性能稳定、可靠。     

并行连杆传动的机械手指结构设计及运动学分析

针对现有汽摩装配工艺中所用机械手存在抓取方式单一及手指结构复杂的问题,设计一种两组连杆并行传动的三自由度机械手指,运动学分析结果证明该手指具有平滑的运动轨迹。搭建由3个该机械手指构成的机械手并进行目标抓取实验。实验结果表明:由该机械手指构成的机械手能够对多种形状目标实现稳定抓取,且具有较好的柔顺性与灵巧性,为汽摩装配工艺提供了参考。     

码垛机器人运动学分析及关节空间轨迹规划研究

以IRB-460工业机器人为研究对象,针对其运动学建模及在笛卡尔空间和关节空间下的轨迹规划方法展开研究并进行对比。对机器人本体进行了机器人运动学分析,利用多项式轨迹插值算法进行了关键点间的轨迹规划,完成了重叠型码垛的作业流程。利用Robotics Toolbox完成了轨迹规划算法仿真,并进行了结果分析。仿真结果表明在关节空间下进行轨迹插补所得的路径点更为优化,所得的轨迹更为满足作业任务,具备合理性。     

基于视觉的机械臂轨迹优化方法研究

针对应用视觉系统进行工件抓取时,工件相互遮挡导致识别工件不准确且抓取效率较低的问题,提出基于视觉的机械臂轨迹优化方法。由相机采集工件图像信息,通过标定机械臂坐标系、工件坐标系及相机坐标系,建立“手眼”坐标关系,基于点云数据对工件识别与定位;提出改进遗传-鲸鱼混合轨迹规划算法,以控制工件抓取过程。对机械臂的3个重要关节进行了运动仿真与实验测试。仿真结果显示：改进的遗传-鲸鱼混合算法收敛速度更快,搜索能力更强,优化后的抓取时间比基本遗传算法优化的抓取时间减少了2.3 s。实验结果表明：基于点云识别的机械臂抓取成功率达到93.75%,极大提高了抓取效率,验证了算法的有效性。     

一种基于混合策略的排爆机器人目标抓取轨迹规划

一种时间-脉动最优的混合优化策略被用来对排爆机器人目标抓取的轨迹进行规划,以兼顾机械臂运动过程中的平稳性和效率。采用三次样条曲线连接路径点,对路径点之间的运动时间搜索优化抓取轨迹。结果表明:关节空间的轨迹十分平滑,可以减小机械磨损,避免关节速度、加速度的突然变化,控制振动。在工作空间的目标抓取仿真显示,机械臂可以沿着预定路径和策略在预抓取位置调整好姿态,无干涉的接近目标完成抓取任务。     

基于导航路径约束的多模块柔性检测机器人运动规划研究

连续体机器人运动规划复杂且控制精度低是制约其深入研究和快速应用的重要难题。基于几何分析法对连续体机器人进行运动学建模研究，构建关节空间与末端笛卡尔空间的映射模型，在此基础上对其工作空间进行分析。为满足柔性检测机器人在狭小空间的快速介入和准确探测需求，提出一种基于导航路径约束的机器人运动规划方法，以连续体机器人各弯曲单元前后端点与理想轨迹间的最小距离作为目标函数，通过逆向递推的方法逐节求出各弯曲单元关节参数，从而控制机器人沿着预设导航路径进行介入运动。最后分别通过平面C形弯曲曲线和空间路径的运动规划仿真实验对所提路径规划算法进行验证，同时研究该规划方法下机器人关节长度及单元个数变化时机器人的跟随效果。仿真结果表明：所提运动规划方法能够有效控制连续体机器人沿着预设路径进行介入运动，并具有较高的控制精度和较强的适应性。     

柔性制造生产线仿真设计与关键数据标定

以基于IRB1410的多机器人柔性制造生产线为研究对象,利用SolidWorks和RobotStudio提出一种虚拟仿真生产线构建方案。简述多机器人柔性制造仿真生产线组成及工艺流程,介绍机器人法兰盘中心点的定义、手部坐标系的标定、工件坐标系的标定,并设计了数控机床的Smart动态组件;在仿真生产线编制了离线程序,根据加速度、轨迹规划,展示了机器人运行情况,运动轨迹仿真结果表明轨迹规划及编程符合预期。实践证明:借助虚拟仿真生产线,有助于实体生产线的设计、优化、调试等,为实体生产线提供理论依据。     

一种机械臂时间-冲击轨迹的快速求解优化方法

针对NSGA-II算法优化机械臂轨迹耗费计算时间的问题,提出一种时间-冲击轨迹规划优化方法。采用均匀五次B样条函数在关节空间内构造插值曲线,在运动学约束的条件下,利用牛顿法对目标函数进行迭代求解。仿真结果表明:结合牛顿法与埃特金加速法对五次B样条函数插值轨迹规划的时间和冲击进行优化求解,寻优时间短,保证在运动学约束下产生较小的冲击以及缩短机械臂的运动时间,使得机械臂的运动控制性能得到提高。     

机械手臂正运动学及其末端机械手工作空间研究

机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构,其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点。基于机械手臂构型特点,采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型,通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵,并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性;利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟,得到末端机械手工作空间点云图及工作边界;利用convhull凸包函数处理边界点云,生成一个较为准确的包络空间进而计算该工作空间体积大小;在此基础上,进一步分析得到机械手臂结构参数对其工作空间体积的影响规律,为后续机械手臂结构参数优化、运动控制和轨迹规划等提供了参考。     

气动仿人柔性灵巧手工作空间分析与抓取实验

采用自主研发的气动柔性关节,仿人手外形研制了一种新型柔性灵巧手。该机械手为人手的1.5倍,每根柔性手指由两个气动柔性关节组成,通过调节关节内气压控制手指形变实现机械手抓取物体。利用三维运动捕捉系统和机械手气动实验平台进行了不同气压下柔性手指的运动学实验,分析了机械手工作空间,并进行了机械手抓取实验。实验结果表明:该机械手具有较好的柔性和物形适应性可实现多种抓取模式和完成不同类型物体抓取;五指握取时可抓持最大物体直径为220 mm,最小物体直径为50 mm,质量为1 kg的物品。     

用于装箱生产线的机器人运动轨迹规划

在保证稳定性不变的情况下,对自动装箱生产线上并联机器人的作业效率进行优化;建立6个关键点,用于研究轨迹空间规划效率问题;基于Delta3并联机器人,提出以执行时间最优为目标的轨迹规划方法。通过粒子群算法进行优化,得到最优时间,并结合实验进行验证。实验结果表明：优化后一个运动周期需要的时间减少了0.104 s,曲线效率更高;随着时间的增加,冲击程度呈非线性减小;优化后的方法能够有效提高装箱效率。该方法可以用于其他机器人的轨迹规划研究,为其提供理论参考依据。     

欠驱动五指灵巧手及控制系统设计

模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动的指尖运动的工作空间域进行了对比,结果表明关节结构顺序驱动方法具有更大的工作域空间;最后,介绍了控制系统方案与电路,初步实现了欠驱动五指灵巧手的弯曲/伸展与内收/外展运动,其控制效果良好。