基于赋时Petri网的机器人小臂装配线建模

针对机器人小臂装配过程复杂、装配线平衡分析困难的问题,提出一种以自上而下/自下而上为指导思想的赋时Petri网建模方法。根据机器人小臂实际装配的特点,研究了该装配线模型的定义规则和构建方法。在引入模型假设之后,先用自上而下的思想建立基于流程的赋时Petri网模型;再用自下而上的思想建立基于任一工序的赋时Petri网模型;然后将前两步所建模型相结合并细化,从而建立整个装配线的赋时Petri网模型。最后,通过建立和分析对应模型的可达树验证了该建模方法的可行性。研究对指导机器人小臂装配线的构建具有较大的应用价值。     

视觉测量中摄像机标定精度评估方法

为了准确地评估摄像机标定结果的精确程度,在基于棋盘格长度的评估方法的基础上,提出了基于外参数的摄像机标定精度评估方法。该方法通过对同一组图像分两次进行标定,得到两个不同位置的世界坐标系,利用标定结果求得这两个世界坐标系原点的距离并与实际的距离作比较,能够比较形象地描述标定结果中外参数的精确程度,进而评价摄像机标定结果的精确程度。     

自动弧焊的实时路径修正

本文提出了机器人弧焊的路径修正策略。CCD摄像机用来获取实际焊缝图象，通过图象处理得到实际焊缝与预先示教路径之间的偏差。模糊神经网络用作推理系统。为了减小系统的稳态误差，考虑了偏差积分项的影响。三级插补方法用于实时路径修正。本文提出的策略得到实验结果的验证。     

基于混合控制系统的大部件自动化作业仿真

针对飞机大部件自动化制造过程中离线程序检查方法效率低、运行风险大的问题,基于RobotStudio二次开发构建自动化作业仿真平台作为离线仿真工具。在仿真平台中构建ABB控制器与数控系统的虚拟混合控制系统以及设备物理模型,实现仿真系统结构参数、运动控制参数与实际自动化系统统一。基于C#与RobotStudio API开发大部件位姿计算模块、导轨与机器人运动程序编译模块,实现仿真平台中大部件位姿快速变换与程序自动编译。以飞机外形扫描为应用场景进行试验,结果表明:仿真平台中的导轨、机器人与实际自动化系统运动一致,该平台能够实现结构碰撞检查与程序正确性检查,减少自动化作业前程序检查时间及提高自动化系统的安全性能。     

基于Roboguide平台的焊接机器人增材制造虚拟仿真研究与应用

为研究基于Roboguide平台的焊接机器人增材制造中的虚拟仿真技术,通过Roboguide平台进行焊接机器人离线编程,进行轨迹规划仿真的试验,应用于机器人增材制造过程中。研究表明,基于Roboguide平台的虚拟现实仿真技术方便可靠,避免了实际操作过程中的碰撞,优化了程序,有效缩短了机器人焊接时间,提高了机器人工作效率。     

面向柔性导线涂覆作业的机器人视觉检测与定位方法

架空裸导线没有绝缘外皮的保护，容易发生安全事故，利用涂覆机器人开展裸导线绝缘化作业能够减少对人身安全的威胁。针对柔索环境下涂覆机器人运动导致柔索发生变形致使目标发生变化，提出一种面向柔性导线涂覆作业的机器人视觉检测与定位方法，利用机械臂末端相机采集涂覆机器人的标记位置图像，实现对涂覆柔性导线作业的检测与定位。针对柔索环境下目标会随柔索的变形而发生变化的现象，基于相机标定开展图像雅可比矩阵与观察臂雅可比矩阵计算涂覆机器人的空间位置坐标，对动态变化的目标实时定位与跟踪。实验结果表明：该方法可有效对目标进行定位与跟踪，具备外部环境适应能力。     

A Kinematic Calibration Method for Industrial Robots Using Autonomous Visual Measurement

Several new methods have been developed to achieve practical accuracy for offline programming of robots and its applicability to the real world. In this paper, a new kinematic calibration method is proposed to automatically improve absolute positioning accuracy of robots. Key points of the method include autonomous measurement and the automatic generation of measuring poses. A new visual feedback motion control method of the robot is proposed to achieve accurate measurement. An algorithm is also proposed to improve the condition of measuring poses automatically. The effectiveness of the proposed methods and algorithm was investigated through experiments with actual robots.     

Environment sensing for the creation of work cell models

Since small and medium enterprises (SME) mostly produce small lot sizes, industrial robots cannot be applied profitably. This is due to the fact that the efforts for commissioning, such as expert knowledge, set-up time and know-how—compared to manual manufacturing—lead to an unbalanced cost benefit ratio. Hence, commissioning methods need to be developed, providing special commission processes within SMEs. A promising approach is the combination of the individual advantages of the online and offline commissioning in order to support untrained operators. Those hybrid commissioning methods assure the robot motion by simulation, whereby a virtual model of the work cell is required which includes exact solid models for all objects (e.g. robots, machines, fences) in the workspace of the robot. Within SMEs, those solid models are often available for a few objects only. Therefore, the required work cell model cannot be constructed using conventional modeling methods. This paper presents an approach for combining measured 3D depth data with accurate CAD models.     

虚拟焦点的超分辨重建方法

工业计算机断层成像的分辨率一直是人们关注的焦点。针对空间分辨率由焦点大小主宰的CT系统,提出了一种虚拟焦点的超分辨图像重建方法。该方法是将实际焦点的强度分布近似看作两个虚拟焦点的强度分布,再将虚拟焦点近似成理想的点,利用插值代数重建算法的思想,在两个虚拟焦点下做正投影计算估计值和残差,根据像素对每个探测器单元的贡献对像素进行修正。试验证明,改进的插值代数重建算法可以有效地减少由焦点造成的模糊。     

基于人工神经网络的施釉机器人釉料厚度沉积率建模与预测

为进行陶瓷产品的施釉机器人离线编程作业的轨迹自动规划,实现釉料厚度的精确性,提高釉面质量,提出基于人工神经网络拟合釉料厚度沉积率模型的方法.以釉料厚度试验数据为基础,采用贝叶斯归一化算法和LM优化算法进行拟合,通过试验结果对比分析表明,两种拟合模型与试验数据基本吻合,验证了模型的正确性和有效性.在此基础上进行模型的筛选,选择执行效率高、精度高、抗噪能力强的贝叶斯归一化算法拟合模型.提出的方法符合工程实际,有助于提高施釉机器人釉料厚度的控制精度,为陶瓷施釉自动轨迹规划的软件编程和仿真实现提供了模型依据与方法指导.     

用于自动编程的机器人弧焊几何模型

几何信息对于弧焊机器人自动编程具有重要作用,本文建立了完整的机器人弧焊几何模型,在焊缝曲线几何模型中,提出用焊缝长度为参数建立参数方程表达任意形状的焊缝,并给出了确定焊缝上离散编程点的方法,在焊接工件几何模型中,针对焊接结构的特点,采用三级基本体系和基本体素对表示焊接工件,给出了具体的数据结构。在焊枪位姿变换中,定义了世界坐标系,焊枪坐标系和活动坐标系给出了坐标系间的变换关系,在此几何模型基础上,     

基于数字图像处理技术的溶渣泡沫高度检测方法

提出一种基于数字图像处理技术的溶渣泡沫高度检测方法。该方法由CCD摄像头将采集到的溶渣泡沫影像经图像采集卡转换成数字图像,然后由计算机经图像处理后得到溶渣泡沫的轮廓线,并由轮廓线背景的刻度线直接得出溶渣泡沫各处的实际高度。实验结果表明,该检测原理可行,对实现溶渣泡沫高度的在线检测具有指导意义。     

基于单目视觉的工业机器人拆垛系统设计与实验

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。     

基于Dueling Network与RRT的机械臂抓放控制

针对当前机械臂抓取与放置方式固定、指令单一、难以应对复杂未知情况的不足,提出一种基于深度强化学习与RRT的机械臂抓放控制方法。该方法将物件抓取与放置问题视为马尔科夫过程,通过物件视场要素描述以及改进的深度强化学习算法Dueling Network实现对未知物件的自主抓取,经过关键点选取以及RRT算法依据任务需要将物件准确放置于目标位置。实验结果表明:该方法简便有效,机械臂抓取与放置自主灵活,可进一步提升机械臂应对未知物件的自主操控能力,满足对不同物件抓取与放置任务的需求。     

Geometric model of robotic arc welding for automatic programming

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基于DCNLP机械臂分拣切分精度与能耗最优研究

为了探究机械臂分拣过程中切分精度与能耗之间的最优关系，根据D-H矩阵建立机械臂数学模型，用Euler-Lagrange方程描述机械臂动力学方程，以最优化控制必要条件构建系统限制方程，建立了机械臂的最优能耗控制模型，并用符号语言推导公式，最后使用直接配置非线性规划法将两点边值问题转化为一般的非线性规划问题，得到系统的最优解，并对机械臂分拣目标物过程的切分精度与能耗最优关系进行探讨。仿真结果表明：在规定时间内，机械臂完成分拣动作过程中，切分份数越多，切分精度越细，最优能耗越小，但在达到某一值数后，就不再减少。     

面向机器人激光增材制造的机器视觉系统标定算法

随着现代智能制造的快速发展,金属增材制造、绿色再制造、焊接等领域大量使用机器人等自动化装备,视觉传感是机器人智能制造的关键环节.针对上述需求设计了一套基于线结构光的视觉传感器,并对其进行标定,自主开发了用于机器人激光增材制造的机器视觉系统.该系统通过Matlab相机标定工具包实现相机的内外参数标定,利用Labview编...     

集成虚拟结构光传感器的焊接机器人离线编程技术

针对传统现场示教型的焊接机器人线结构光视觉传感器的应用缺点,旨在通过离线编程技术进行解决.首先对传感器离线编程系统进行了架构设计,其次根据传感器的成像原理开发了仿真传感器的自动建模技术,并进一步讨论了针对焊接仿真对象进行特征轮廓的提取,最后介绍了如何将编程结果应用于实际的焊接特征识别,分别对复杂结构件的焊缝跟踪和焊缝起...     

虚拟环境下的生产线三维动态仿真及其建模

文章分析了虚拟环境下生产线仿真和建模的特点,对比面向对象与Agent的建模方法,提出用多Agent来描述生产线的主要特征及动态仿真系统,用触发事件的消息传递机制实现系统的行为控制函数,建立了生产线系统模型.采用WTK平台实现生产线仿真系统,并且例举了两个不同的工程应用例子来说明生产线系统模型的有效性和通用性,为企业生产线的布局与决策提供了有力的工具.     

Study on a full field of view laser scanning system

To meet the requirement of accurate and convenient 3-D measurement for some large parts in reverse engineering, a full field of view scanning system that is mainly composed of a CCD camera, a galvanometer and a laser projector is proposed in this paper. The camera model is firstly established according to the mapping between the world coordinate system and the computer image. A planar target engraved with square patterns is adopted to calibrate the camera. Based on the rule of cross-ratio invariability, the calibration points are extracted from the square patterns and the lens distortion coefficients are simultaneously acquired. The unknown parameters in camera model are solved using these points. For obtaining the 3-D coordinate of a point in a laser plane, the orientation and position of the laser plane are computed according to the angle of the galvanometer and the intersected lines on the target. And based on the laser orientation and position, the three coordinates of a point in the laser plane can be represented by two of them. Hence, two coordinates can be directly obtained from the camera model. Experiments show that the developed system possesses good accuracy. It can identify the fine structure on a large part, also it is portable and convenient for field measurement.