基于并联机器人的包装分拣系统设计

目的针对我国食品生产和包装存在的效率低、分拣精度不高等问题,基于并联机器人设计一种包装分拣控制系统。方法根据机器人自动分拣系统的结构,采用一种基于时间和工件位置的图像去重复算法,以去掉重复信息。为了提高抓取精度,基于PID算法设计一种位置跟踪控制器,能够判断物体位置并实时调整并联机器人末端执行器,以实现目标物体的动态跟踪和抓取。结合工业控制机和运动控制卡搭建控制系统,并进行实验研究。结果实验过程中最快分拣速度可达到120次/min,漏抓率为0,误抓率小于0.2%。结论所述控制系统具有较高的稳定性和准确性,可满足实时性要求。     

3-CUR并联分拣机器人的运动学分析与仿真

目的我国传统的食品生产行业,以人工分拣为主,自动化程度低,需耗费大量的劳动力,设计一种3-CUR并联机器人,用于食品生产的快速分拣。方法运用螺旋理论分析了该机构的自由度数目和类型,并且用修正的Grubler-Kutzbach公式对该机构的自由度进行了验证。接着使用D-H运动链参数表示法和欧拉角表示法,求解该机构的位置反解,采用三维动态法和Matlab软件对该并联分拣机器人的工作空间进行了分析与仿真,最后利用ADAMS软件对该机器人的运动性能进行了仿真分析。结果该机构可以实现一平(沿z轴的平动)两转(绕x轴y轴的转动)的运动,工作空间大,可达范围广,没有出现奇异点,末端执行器各参数的运动曲线呈有规律的周期性变化,可满足分拣机器人所需的运动和工作范围。结论该机构运动性能优越,稳定性好,具有良好的工作空间,可实现食品生产过程中的高速自动扫描和分拣,在包装自动化领域具有潜在的应用价值。     

包装分拣过程视觉跟踪系统设计

目的 为提高包装生产线的分拣精度,以Delta机器人为研究对象,设计一种视觉跟踪系统.方法 详细介绍包装生产线分拣系统的结构,包括机器人模块、控制模块、视觉模块和传送带模块等.提出一种平移标定算法,可简化整个标定过程,既可以提高准确性,又可以降低标定用时.该算法可以较好地解决空间限制对跟踪系统的影响.论述一种图像处理方法,通过连通区域的面积、圆度和矩形度等参数实现物料识别、定位和抓取.利用具体实验验证所述系统的可行性和有效性.结果 Delta机器人视觉跟踪系统的漏抓率小于0.1％,误抓率接近于0,精确度得到明显提高.结论 整个过程中机器人运行稳定,并没有出现冲击、颤动等现象,系统可靠性比较高,完全能够满足包装等相关行业要求.     

三自由度柔性并联机器人运动参数检测系统开发

以线尺传感器为采集单元,以RTLinux为开发平台,建立了平面三自由度柔性并联机器人运动参数检测系统,实现了机器人动平台运动位姿的实时获取。设计并完成了柔性系统下的高速、高加速轨迹实验,通过实验结果与仿真结果的对比,表明该检测系统实时性强,可靠性高,可以为平面三自由度柔性并联机器人全闭环实时控制提供支持。     

基于分拣机器人零售电商订单动态聚类及仿真

目的提高电商物流配送中心订单的分拣效率和动态响应能力。方法通过分析零售电商订单的多品种、小批量和高时效等特征,考虑分拣机器人动作与载重约束,提出了滚动时窗调度策略和高维稀疏动态聚类算法,并以某大型电商企业配送中心建立仿真实验模型,进行数据对比分析。结果以某大型电商某日高峰时段500个订单进行仿真实验,与固定组批分拣策略进行对比,优化后的分拣策略在机器人平均搬运距离上减少了66.9%,分拣时间降低了23.9%。结论高维稀疏动态聚类策略有效提高了分拣效率,降低了分拣成本,算法方式更加开放灵活,对于电商企业物流业务降本增效具有重要意义。     

ID3算法在包装机器人自动分拣中的应用

研究了包装机器人(机械手)多属性识别问题,结合数据挖掘技术的ID3算法,建立了一种适合混流包装线机器人进行多属性产品自动分拣装箱的方法。讨论了构建机器人多属性分拣系统所面临的问题,以及ID3算法的实现。研究表明,该算法能较好实现机器人在混流包装线上的分拣功能。     

三自由度并联分拣机器人的动力学建模与仿真

目的 针对自动化生产线上分拣机器人的动力可控性问题,提出一种2UU-UPU三自由度并联分拣机器人,以提高分拣的精度可控性。方法 分析该机器人的机构自由度,以及各参数之间的关系,基于闭环矢量法建立并联机构的运动学逆解模型;利用拉格朗日动力学方程推导该机器人的动力学表达式,并进行数值计算,采用Matlab Simulink和Adams进行动力学联合仿真,对理论值和仿真值进行误差分析。结果 揭示了该机器人动平台的运动规律,得到了驱动力矩曲线,理论值与仿真值的误差较小,3个驱动力矩的最大误差分别为0.379%、0.283%、0.146%。结论 通过验证可知,该机构具有较好的动力学特性,这为后续电机的选型和精准控制奠定了基础。     

基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣系统及方法

在木门加工生产线上,针对龙门机器人对不同尺寸板材分拣的需求,本文提出了一种基于虚拟仿真的龙门机器人板材智能分拣实验系统。该系统基于Unity3D软件平台开发,搭建了龙门机器人分拣任务虚拟仿真场景,并在虚拟仿真实验场景中完成了虚拟数据集采集、相机标定以及手眼标定。针对不同尺寸的板材分拣任务,本文提出了基于板材的矩形角点势自适应识别的智能分拣算法,首先利用目标检测模型在局部区域内对板材进行角点检测,由双目成像原理恢复出的角点三维坐标计算板材尺寸和目标板材的抓取位姿,以此完成木门的分拣。该方法在相机采集图像过程中出现板材被遮挡的情况以及在板材复杂纹理和复杂背景的情况中更为鲁棒。此外,该方法完全在虚拟仿真环境下进行开发测试,不仅节约成本、安全高效而且方便进行多种测试方案的改变,对于向真实场景进行算法迁移和开发具有积极作用。实验结果表明,本文提出的方法可以完成龙门机器人板材智能分拣任务,对设计木工家具制造过程中龙门机器人智能分拣系统具有指导意义。     

多自由度包装机器人人机交互控制方法

目的 为了在人机交互内容和形式复杂度较高,深度信息获取较为困难的背景下,解决多自由度包装机器人控制存在的控制鲁棒性较差问题,提出新的多自由度包装机器人人机交互控制方法.方法 利用Kinect传感器获取多自由度包装机器人信息,并以此为基础,通过信息熵方法计算人机交互复杂度,构建相应的人机交互控制体系,基于拉格朗日方程建立人机交互动力学模型,完成多自由度包装机器人人机交互信息深度获取;采用自适应模糊控制器控制多自由度包装机器人人机交互流程与界面,实现多自由度包装机器人人机交互的控制.选样六自由度包装机器人为实验对象,确定最佳自由参数,进行人工交互控制仿真实验.结果 实验结果显示,仿真实验中的多自由度包装机器人动作完成率平均值为89.6％,平均包装时间为1.542 min,控制鲁棒性较佳.结论 该控制方法大大提高了机器人控制的鲁棒性,有效提升了包装机器人的包装效率.     

基于柔性补偿的带柔性铰空间机器人鲁棒控制

研究了载体位姿均不受控制的漂浮基带柔性铰空间机器人工作空间轨迹跟踪的鲁棒控制问题。利用系统动量、动量矩守恒关系及拉格朗日方法,导出了系统的动力学方程。考虑到空间机器人各关节铰往往具有较强的柔性,引入了一种关节柔性补偿控制器,以较好地补偿关节柔性对系统控制精度所带来的影响。之后结合奇异摄动技术,针对系统惯性参数存在不确定的复杂情况,提出了一种空间机器人工作空间期望运动轨迹跟踪的鲁棒控制方案。通过对一个平面带柔性铰空间机器人系统的数值仿真运算,证实了上述方法的有效性。     

基于ABB机器人的双追踪传送包装系统设计

目的为提高物流、包装等行业物料包装的效率,设计基于ABB并联机器人的物料和包装盒传送带的包装系统,实现物料的动态拾取及放置。方法在系统中,建立传送带基坐标和物料移动工件坐标,当物料进入追踪队列后,被链接上物料移动工件坐标,DSQC377B追踪模块对物料的位置信息进行记录,机器人根据DSQC377B追踪模块反馈的信息,实现物料和包装盒的动态追踪。结果通过实验验证,该系统可以实现物料和包装盒的生产线的动态追踪,机器人平均拾取放置速度可达到每分钟60个,拾取传送带漏抓率小于0.2%,产品盒放置率达到100%。结论该系统大大提高了物料包装的效率,降低了成本,并具有较高的稳定性和准确性,可满足工业实际要求。     

"不知火"柑橘全自动包装生产线的设计与研究

目的为了解决柑橘在实际包装过程中因于人工手动装袋、装箱等导致的效率低下问题,设计一条全自动柑橘包装生产线。方法基于“不知火”柑橘的特殊体型特征,使用传送带分级装置对其进行分级;通过倾斜皮带解决柑橘排列姿态的整理问题;经给袋式包装机装袋后,采用扭结式扎口装置对其进行封口;利用并联机器人对其进行装箱。通过计算生产节拍,合理规划每个工序的循环时间,并通过Flexsim软件对该生产线进行仿真分析与平衡优化。结果该生产线整体效率由89%提升到93%,能够正常运行且满足生产力的需求。结论该柑橘包装生产线实现了柑橘的分级、整料、装袋、装箱等工序,降低了工作强度,提高了生产效率,实现了包装过程的自动化。     

瓷质焊接衬垫包装生产线的设计

目的开发一套瓷质焊接衬垫全自动包装生产线,以降低企业生产压力,提高生产效率。方法基于衬垫的物性,采用输送带分隔提升,消除瓷质焊接衬垫多块重叠问题;利用模式识别技术,提出输送带上8种姿态的瓷质焊接衬垫的外形识别方法;根据辊盘划线原理,提出瓷质焊接衬垫组中心线绘制的工艺方法。结果将20块同向瓷质焊接衬垫有序排列且粘贴在基材上,实现了衬垫组粘贴的自动化。结论通过对瓷质焊衬垫包装技术的研究,提出了外形复杂且同向排序的工艺方法。     

基于包装生产线的3-PUU并联机器人的动力学研究

目的 为了提高机器人在包装生产线上抓取、码放包装物品时的控制精度和稳定性,需要准确地了解机器人的动力学特性,对3-PUU并联机器人的动力学特性进行研究.方法 以现在常用的3-PUU型并联机器人为研究对象,介绍了其基本结构,运用达朗贝尔法对其动力学进行数学建模分析计算,然后建立机器人实体模型,导入Adams软件中进行仿真计算,并与在Matlab中编程计算得到的结果相比较.结果 得到了机器人的动力学方程,仿真得到机器人驱动滑块的位移、速度、加速度曲线,与Matlab编程计算得到的结果相吻合,且曲线平滑连续,无突变.结论 验证了数学模型的正确性,可以为机器人的电机选型及精确控制等提供理论基础.     

货物大小自动分类包装机的设计

目的针对目前网络销售货物存在的包装效率低下、人工成本高等问题,设计一台可实现对不同尺寸货物进行自动分类的包装机。方法通过距离光电传感器检测货物的大小,将尺寸不同的货物进行分类,用机械手臂拾取分类好的货物,并放到传送带运送的盒子内,再利用气缸的运动将货物进行封装,最后利用自动打包机将封装好的货物进行外部包装。结果所设计的货物分类包装机能实现对货物进行快速分类、包装,采用气缸带动机器运动,实现了自动化控制,不需人为操作,结构更简单,操作更方便。结论货物自动分类包装机可以用于多种尺寸商品的分类、包装,既可以帮助大型商店、物流公司整理繁杂的货物,又可以帮助小型网店快速整理、包装多品种货物,提高了效率,减少了人工资源浪费。     

纱布折叠包装一体输送连线机的设计

目的为了提高纱布的生产效率和增加运行系统的稳定性。方法提出一种折叠包装一体输送连线机,通过2根输送带夹持着纱布片运送到包装机输送带表面,并在置料板和压料板对纱布片进行翻转和挤压处理后,将其平稳放置于包装机输送带,且在夹取纱布片时采用分料轮与下输送带主动轮的间隙配合来实现。结果加工测试结果表明,实现了纱布片折叠机和包装机自动连线化生产,在纱布的实际加工生产中有着较高的实用价值,同时也为生产设备达到最佳使用效果打好基础,进一步提高了产品质量。结论节省了人工成本,提高了工作效率,避免了生产过程中纱布片被污染,为加工出满足各项指标的产品提供一流的设备,更大程度地提高产品质量。     

异形包裹全方位自动扫描分拣系统研制

目的 为适应快递包裹外形的多样性，分拣标签的张贴无规律性，提高物流分拣环节无人化和绿色化，降低分拣成本，研制一种异形包裹全方位自动扫描分拣系统。方法 该系统对现有物流传送装置进行结构改进，设计旋转式分拣平台及玻璃板内嵌传送带，通过Solidworks仿真软件构建整体模型，并进行场景仿真，开发基于OpenCv4.5.4-Python、Zbar的多线程ROI模板追踪算法与Blob检测算法结合高斯滤波、模板匹配及透视变换获取条码信息，并搭建基于STM32F407ZGT6输出PWM进行运动控制的异形包裹全方位自动扫描分拣物理样机。结果 实验结果表明，物理样机对异形包裹平均识别时间为0.91 s，平均分拣时间则可稳定在1.78 s左右。结论 该系统可以全方位无死角扫描包裹条码，准确率可达100%，具有良好的稳定性和准确性。     

视觉引导的机器人条烟分拣系统设计与实现

目的 为了实现对多品种条烟高效率分拣,开发基于视觉的工业机器人条烟分拣系统平台。方法 系统采用LABVIEW图像采集及处理双进程执行系统,并基于LABVIEW进行二次开发的图像模板匹配算法。模板匹配算法得到的数据,通过与工业机器人之间的数据库对比来实现对条烟的识别和分拣,拓展机器人的应用范围。结果 4种任意放置条烟进行分拣,识别时间在100ms之内,条烟识别准确率为100%,条烟分拣速度根据传送带设置为0～4 m/s可调。结论 视觉引导的机器人条烟分拣系统软硬件设计正确,条烟识别准确,条烟分拣效率高。