基于惯导和视觉定位的AGV仓储机器人

采用惯性导航和视觉导航组成的组合导航模式,惯性导航,应用惯性元件(加速度计)来测量机器人自身的加速度,经过积分运算得到速度和位置,从而达到对机器人导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在机器人体内,工作时不依赖外界信息,抗干扰能力很强,是一种自主式导航系统;视觉导航是在地面上利用颜色反差较大的色带对AGV小车的行驶路径进行规划,AGV上安装的摄图传感器将不断拍摄的图片传送给中央控制单元,通过与存储图片进行对比,输出偏移量信号给驱动控制系统,从而纠正AGV的行驶路径,实现AGV的导航。而惯性导航是利用陀螺仪等传感器实时获取车辆的运行状态,结合图像信息,实时做出判别和命令,以达到无人运输的目的。     

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。     

基于图像处理的柔性材料自适应纠偏系统设计

目的为了解决印刷包装过程中柔性材料容易跑偏的问题,基于图像处理结合模糊PID控制提出一种自适应纠偏控制系统。方法介绍纠偏系统工作原理,利用传感器检测包装材料边缘,经图像处理、分析后得到偏差量,利用纠偏算法生成相应驱动信号,实现对纠偏机构的控制。为了实现包装材料边缘识别,提出一种图像处理算法,包括图像预处理、边缘识别等。同时基于模糊PID原理设计一种纠偏控制器,通过模糊规则实现PID控制参数的自适应调节。最后搭建纠偏控制系统,并进行相关实验。结果系统偏差可控制在1 mm以内,控制精度高,稳态性能比较理想。结论设计的纠偏系统可满足印刷包装对柔性材料运行精度的要求。     

基于S型曲线的包装堆垛机器人轨迹规划

目的为了保证包装堆直角坐标堆垛机器人系统能够平滑、稳定、高速运行,避免机器人出现速度、加速度的突变,并对机器人轨迹进行规划。方法首先分析直角坐标机器人的运动过程,在此基础上提出一种基于多项式的S型曲线包装堆垛机器人轨迹规划方法,并设计机器人控制系统,利用威纶TK6050ip触摸屏对机器人进行监控和参数设定,采用西门子S7-200 PLC和EM253位置控制模块实现对机器人速度和位置的控制,最后对机器人运动轨迹进行仿真实验分析。结果仿真实验结果表明,该轨迹规划方法能够保证机器人速度和加速度无突变,确保了机器人平滑稳定运行。结论该控制系统有效提高了包装堆垛机器人的运行效率,对于机器人稳定可靠运行具有重要意义。     

枕式包装机纠偏控制系统设计

目的 针对传统枕式包装机纠偏控制系统在应用过程中容易出现跑偏的现象进行纠偏控制研究。方法 采用单片机的工作原理设计枕式包装机纠偏控制电路,并给出纠偏控制电路的3种脉冲频率。根据机器视觉的控制规则,结合枕式包装机纠偏控制器工作原理设计枕式包装机纠偏控制器,并根据纠偏需求,设计CCD传感器与调频稳压电路。采用域纠偏控制系统相关的工具箱设计枕式包装机纠偏控制率参数。基于枕式包装机纠偏控制的数学形式计算枕式包装机纠偏控制增量,结合增量式控制原理设计枕式包装机纠偏控制程序,完成系统的软件设计。结果 基于机器视觉的枕式包装机纠偏控制系统不仅可以提高枕式包装机纠偏控制精度,而且系统响应时间能够稳定在2 s以内。结论 所设计的纠偏控制系统能够提高纠偏控制精度,并且缩短了系统响应时间,提升了系统的性能。     

汽车变速器装配线的可视化仿真系统研究

汽车变速器装配线系统是一个动态离散系统,用传统的经验设计很难保证系统布局合理与运行可靠。以某汽车变速器装配线为例,利用可视化仿真实现了对装配线的设计与管理,采用排队网法对装配线进行建模,用事件调度法模拟装配线的运行过程,并通过仿真系统实验,确定了满足设计要求的AGV数量及合理的调度管理装配线方法。     

磁带导引AGV的自抗扰循迹控制方法

本文研究了磁带导引自动导引小车(AGV)的循迹控制问题,设计了一种线性自抗扰控制器,以达到AGV精准循迹、抗干扰能力强的控制要求。首先,建立了磁带导引AGV循迹误差系统的数学模型,将循迹控制系统的不确定动态描述为系统的加性总和干扰,通过设计扩张状态观测器对这些干扰量进行实时估计,进一步,设计线性自抗扰控制器对这些干扰进行动态线性化补偿,从而降低AGV循迹模型的不确定性及循迹过程中外部随机干扰对循迹控制性能的影响。最后,搭建了磁带导引AGV实验平台,并在该平台上验证了所提出方法的有效性和优越性。     

建筑收口打胶机器人的设计与研究

随着机器人技术的发展,建筑机器人开始在科技制造体系中应用。在传统的装修阶段,室内安装台面、室内窗框、地脚线以及淋浴间等位置的涂胶工序都是由人工完成的,涂胶质量参差不齐,涂胶效率慢。该文设计了一款建筑打胶机器人,首先,对AGV底盘、升降机构、机械臂及自动打胶枪进行分析和计算。其次,通过分析底盘的爬坡和越障能力来论证该设计在运行中的稳定性和安全性。最后,通过视觉传感器的应用分析确定施胶轨迹。结果表明,该建筑打胶机器人实现了装修工程阶段的涂胶自动化,不仅提高了涂胶效率,而且还提高了涂胶质量。     

酒箱码垛机器人的机构设计与运动仿真分析

针对白酒生产线码垛作业,设计了专门的码垛机器人,利用平行四边形机构对码垛机器人进行了结构设计。再根据码垛机器人的结构特点,运用D-H法对运动模型进行了位姿和速度的正反解。在此基础上,利用ADAMS软件对机器人的运动过程进行了仿真,得到了关节扭矩、角速度和角加速度曲线,为后续工作的控制系统设计提供依据。     

基于线阵CCD的自动纠偏控制系统设计

针对柔性片材传输过程中的跑偏现象,设计了一种基于线阵CCD的自动纠偏控制系统。采用线阵CCD可以准确、快速检测出特征标志线的位置,实时驱动电机与滚珠丝杠推进滚筒进行及时、准确的位置纠正。实验证明：所设计的基于线阵CCD的自动纠偏控制系统具有良好的检测精度,可适用于各种需要纠偏的场合。     

基于改进NSGA-Ⅱ的无纺布制袋机纠偏系统预测控制

目的解决无纺布制袋机在制袋过程中出现的带材跑偏问题,实现四路带材的纠偏控制,减少废品率,以提高控制精度和生产效率。方法针对某厂无纺布制袋机运行的特点,采用一种基于改进NSGA-Ⅱ的预测控制算法,用于该机器的纠偏控制。由于系统为非线性,采用支持向量机SVM模型作为被控对象来预测模型。同时,针对模型非线性及基本遗传算法收敛速度慢、精度低等缺点,利用一种改进的NSGA-Ⅱ算法,作为预测控制的滚动优化策略。最后将设计的预测控制器应用于实际系统中。结果该控制算法能满足系统实时稳定运行的要求,制袋机在快速运行时,纠偏误差基本控制在±0.3 mm以内,废品率由原来的0.80%降为0.40%。结论基于改进NSGA-Ⅱ的无纺布制袋机纠偏预测控制系统具有纠偏误差小、废品率低、可靠性强等特点,提高了生产效率。     

基于改进遗传算法的包装机器人轨迹规划

目的为了提高包装生产效率,提升直角坐标机器人的稳定性、可靠性和运动精度,避免机器人出现速度、加速度突变,对机器人运动轨迹进行规划。方法首先分析直角坐标机器人的工作原理,在此基础上采用三次均匀B样条曲线对机器人关节轨迹进行逼近,给出一种基于改进遗传算法的最优时间B样条轨迹规划方法。根据功能需求,设计一种基于ARM和FPGA的控制系统。结果仿真结果表明,机器人各个关节抵达节点的用时最短,运行耗时能够缩减39%以上,验证了算法的有效性。结论所述控制系统和方法能够满足包装码垛的要求,可提高包装效率。     

基于LPC2103的四足机器人控制系统设计

本文基于四足爬行动物运动特点,设计了一种四足爬行机器人。硬件采用LPC2103芯片．利用该芯片的4个定时器,产生12路PWM波控制机器人各关节角度,设计了带有无线通信模块的四足机器人的控制系统,软件采用uC／OS—II微操作系统,提高机器人运动的实时性。实验结果表明,四足爬行机器人控制系统性能稳定,各关节控制角度准确。     

基于 PLC 的瓦线天桥自动纠偏控制系统设计

目的研究多层瓦楞纸贴合时自动纠偏系统的设计方法。方法基于PLC和触摸屏技术,采用光幕检测,控制防压纠偏轮纠偏的方法,给出了系统的硬件配置以及PLC的软件设计。结果实验验证了基于光幕可以准确、实时驱动纠偏轮进行自动控制。结论自动纠偏控制系统具有良好的检测精度和快速的响应能力,能显著提高瓦楞纸板质量,在瓦楞包装行业有良好的使用前景。     

基于模糊PID的足球机器人运动控制研究

通过对足球机器人运动学模型的分析,考虑到系统的时滞性、非线性等特点,提出将模糊控制和传统的PID控制相结合的控制方法,应用到足球机器人系统的运动控制中,通过PID控制实现控制的准确性,利用模糊控制提高控制的快速性。详细介绍了足球机器人模糊控制系统的设计过程,并在仿真和基于视觉足球机器人平台上对该算法进行了验证,结果表明了该方法的可行性。     

面向大型机场草坪的割草机器人路径规划及轨迹跟踪控制研究

为了提高割草机器人的工作效率及环境适应能力,基于移动机器人平台设计了一种既受遥控操作又能自主运行的适用于大型机场草坪作业的割草机器人。首先,运用高精度差分GPS（global positioning system,全球定位系统）采集机场草坪边界和障碍物的位置信息,根据采集的信息将机场草坪分为最少数目的凸多边形工作区域;考虑到割草机器人无法原地无半径转弯,在传统迂回式路径规划算法的基础上提出一种往返直线型路径规划算法,并在凸多边形路径规划区内推导出遍历路径的显示方程表达式。其次,运用高精度差分GPS测得割草机器人实际轨迹并与规划轨迹对比,设计了一种区间判断型轨迹纠偏算法;以执行电机的PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制和区间判断型轨迹纠偏算法构造割草机器人双闭环轨迹跟踪控制器,对按传统迂回式路径和往返直线型路径行进的割草机器人进行轨迹跟踪仿真分析。最后,以自制的割草机器人为例,按往返直线型路径运行方式进行样机实验。仿真结果发现：当割草机器人跟踪当前路径到达终点后会自动调头跟踪下一条路径,验证了轨迹跟踪算法的稳定性;传统迂回式路径运行方式下割草机器人的漏割率较高,达到46.42%,而往返直线型路径运行方式下其漏割率为7.15%,明显优于传统迂回式路径仿真结果。样机实验测得的漏割率为8.89%,与仿真实验结果一致,表明所设计的轨迹跟踪算法对大型机场草坪作业割草机器人是适用的。研究结果可为大型机场草坪割草机器人的开发提供理论指导。     

基于语音交互功能的医疗服务机器人控制系统设计

根据老年人、残疾人的实际需求,设计了医疗服务型机器人移动本体和6自由度机械手臂,搭建了以简化隐式马科夫模型为基础的自动语音辨识控制系统。该控制系统通过人机交互系统的语音命令与键盘指令,可控制机器人运行到指定位置,控制机械手抓取物体,实现机器人的避障功能和座椅、病床两模式的自主切换。针对典型医疗服务需求,对所设计的医疗服务机器人进行了实验,实验结果表明,该机器人在人机交互指令控制下能很好地实现到达指定位置、抓取物体、避障和病床/座椅模式切换,不仅易于操作,而且性能稳定,语音系统对命令的识别率达90%以上,从而验证了该医疗服务型机器人控制系统设计的可行性和有效性。     

基于动态时间窗的泊车系统路径规划研究

针对智能立体停车库中自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)存取车路径规划问题,采用分时利用策略,将Dijkstra算法和时间窗法有效结合,提出了一种基于动态时间窗的泊车系统路径规划方法。首先,通过引入优先级策略为接收任务的AGV设定优先级;其次,采用Dijkstra算法,按照任务优先级高低次序,依次为接受任务的AGV规划出最短可行路径;最后,在已知AGV可行路径基础上,通过对可行路径各路段的时间窗进行初始化、实时更新以及实时排布处理,实现多AGV的无冲突路径规划。为验证所提方法的可行性和有效性,以4台AGV同时工作的智能立体停车库为实例进行仿真测试。结果显示:所提出的路径规划方法不仅有效解决了目前多AGV路径规划柔性差、易出现死锁、碰撞冲突等问题,而且可在有效解决路径冲突的前提下,为接受任务的AGV规划出一条时间最短的优化路径。所提方法具有较好的鲁棒性和柔性,有效提高了智能立体停车系统整体运行效率,降低了存取车等待时间。     

机器人控制系统的模块化设计

为提高机器人控制系统设计的工作效率,提出基于模块化思想的控制系统设计方法。把控制系统的硬件部分和软件部分按功能分解成一系列标准模块,将标准模块按照实际需要的设计结构进行组合,即可实现机器人控制系统的设计。采用这种模块化方法实现机器人控制系统设计上的简单化,功能上的灵活化。     

协作机器人在行星减速机装配系统中的应用

该文将协作机器人应用在行星减速机的装配系统中,并且设计了复合机器人上下料平台、三维视觉分拣平台和协作装配平台,其中复合机器人应用了自动导航、视觉定位技术,协作机器人应用了碰撞保护、精准力控、高精度定位技术,末端采用电控夹爪多点多位置控制技术,控制系统应用PLC进行控制调度,并且采用了三维视觉识别技术,实现了行星减速机装配系统的快速、稳定运行。