工业机器人检测评定方法标准体系建设研究

工业机器人近年来在我国持续保持高速增长态势。但由于缺乏检验标准和检测手段,严重制约了工业机器人产业的发展质量。总结分析了我国工业机器人检测评定方法标准体系现状,指出了其中存在的主要问题,并对如何开展工业机器人检测评定方法标准化工作提出一些具体建议。该研究有助于加快我国工业机器人产业标准化工作步伐,促进产业健康有序快速发展。     

螺柱焊机器人工作站设计与实现

螺柱焊是将金属螺柱或其他类似紧固件焊至工件的方法,它是各国工业领域广泛应用的加工和装配方法。基于工业机器人控制柜和机器人本体,设计了一个螺柱焊机器人工作站,包含可以送进不同长度、不同直径螺柱的送料机构及其夹持机构、感应预热系统、储能式焊机系统及所有模块的控制协调系统。按照螺柱焊的工艺参数,通过机器人示教编程器完成自动化焊接的设置与演练。     

基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿方法

运动轨迹精度是工业机器人重要的性能评价指标,从机器人运动学角度研究工业机器人轨迹精度提高补偿方法。以SR4C六自由度工业机器人为研究对象,基于国标中对机器人轨迹精度的评定标准,提出一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿方法,并建立了曲线运动轨迹偏差与运动学模型参数误差映射的机器人运动轨迹误差数学模型。在实现激光跟踪仪和机器人坐标系统一的快速有效的坐标系转化方法的基础上,采用改进最小二乘算法选择轨迹偏差最小时的最优运动学参数,对构建的机器人轨迹测试与补偿实验系统进行了轨迹补偿实验,验证了该方法的有效性。结果表明,经该方法补偿后机器人平均位置误差由3.65%提高至0.79%,直线、圆弧轨迹精度分别提高了38.75%、25%。     

三步法工业机器人矢量坐标变换

矢量坐标变换是工业机器人运动学分析基础,D-H方法是主要方法之一。D-H方法对坐标系设置和关节参数有严格定义,因而使得使用困难。根据工业机器人串联拓扑结构和单自由度关节特点,提出工业机器人矢量变换三步法,使用描述机器人结构参数的移动矩阵与方向余弦矩阵和描述运动的典型的转动矩阵或移动矩阵组合来确定相邻连杆间齐次变换矩阵。矢量变换三步法步骤简单,可明确区分结构参数和关节变量,易于确定关节变量运动范围,适于单自由度关节的工业机器人运动学建模与分析。     

工业机器人参数容差稳健性设计

为降低工业机器人定位精度可靠性对运动学和动力学不确定参数的敏感性，基于工业机器人定位误差信噪比，提出了工业机器人运动学和动力学不确定参数容差稳健性优化设计方法。针对工业机器人动力学方程求解耗时问题，基于径向基函数神经网络建立了工业机器人动力学方程求解过程的代理模型，有效提高了工业机器人定位误差仿真效率。采用遗传算法求解所建立的稳健性优化设计模型，同时还分别以工业机器人定位误差平均值和定位误差信噪比并考虑加工成本为目标函数，对工业机器人不确定参数容差进行了优化设计。最后，以各优化结果作为不确定参数标准差，比较分析了工业机器人定位精度可靠性及定位精度可靠性敏感性，验证了所建立的工业机器人运动学和动力学参数容差稳健性设计方法的有效性。     

工业机器人的位置姿态计算和各关节运动参数的确定

本文结合一机部自动化所正研制中的CJS—2型工业机器人的运动分析,着重说明如何表达工业机器人所夹持工件的瞬时位置和姿态;也说明工业机器人在执行预定的运动路线时,各关节所应有的运动参数的求算方法。     

浅析工业机器人的坐标系统

通过对工业机器人的坐标系进行分类和功用说明,使从事工业机器人操作编程的工程人员更好掌握坐标系的选用。     

基于空间距离模型评定工业机器人位置误差

通常评定工业机器人位置误差需要从激光跟踪仪测量系统的坐标系至机器人基础坐标系进行空间坐标变换。由于变换的精度难以确定,导致测量工业机器人的位置精度降低。为了避免这种现象,将空间坐标系的变换替换为由使用激光跟踪仪测量空间点得出的空间距离值来衡量工业机器人的位置误差。由此建立工业机器人的空间距离模型,去除空间坐标变换带来的误差影响,将位置准确度的评定误差由原先的0.0055mm提高至0.0024mm。     

表面超声滚压参数对轴承套圈表面性能的影响

为了研究超声滚压工艺参数对工业机器人轴承套圈表面性能的影响,选用目前工业机器人轴承常用材料为对象,选取主轴转速与静压力两个工艺参数进行试验,结果表明超声表面滚压加工对GCr15表面性能的提升具有很大的作用,其中表面粗糙度的提升随着主轴转速及静压力的增加而降低,但是静压力超过一定值时表面会产生裂缝,导致粗糙度增大;表面硬度提则随着静压力的增大而提高;表面残余应力在一定的静压力的情况下,会随着主轴转速的增加而降低。     

基于Robotics Tollbox分析工业机器人尺寸误差对运动轨迹的影响

工业机器人零配件在生产过程中受加工机床、加工工艺等因素影响会存在一个误差值(包括连杆长度误差、连杆扭转角误差),而控制系统中的工业机器人一般采用标准机器人的参数,两者之间的不匹配会造成工业机器人实际运动轨迹与理论规划运动轨迹存在一定误差。现通过Robotics Tollbox分析统计这一差异,以期为工业机器人的设计制造提供参考。     

基于DELMIA的工业机器人运动轨迹的建模仿真研究

应用DELMIA/IGRIP软件实现了工业机器人装配、焊接的运动轨迹建模仿真,建模仿真结果表明:利用DELMIA/IG-RIP实现工业机器人运动轨迹的建模仿真,确保了设计人员在策划工业机器人或工业机器人操作时的可行性、效率性和安全性,并可节省大量时间,为工业机器人运动轨迹的分析设计和建模提供了可靠的依据,提高了企业的数字化制造水平.     

焊接机器人的应用现状与发展趋势

焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备，是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人，主要用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装     

基于混合插值的工业机器人关节轨迹规划算法

B样条曲线由于其多阶导数连续和局部支撑性的特点,被广泛用于工业机器人关节空间的轨迹规划。标准B样条在起止点位置存在导数值的突变,致使工业机器人在启动和停止时产生振动。提出一种采用高次多项式与B样条混合插值优化的方法,使机器人关节运动学参数连续无突变,在不增加机器人控制系统运行负担的情况下,能够使机器人运行更加平稳,改善了机器人的运行状态。     

六自由度工业机器人工作空间的研究与分析

GB/T 12642中规定了在机器人性能测试时,需要在机器人工作空间中预期应用最多的那一部分找一个最大立方体,但并没有给出确定最大立方体的具体方法步骤,而有相关研究表明,机器人最大立方体的选取对性能测试存在一定的影响.因此,如何确定满足国标要求的最大立方体是非常有必要的.提出了一种确定六轴工业机器人性能测试所用最大立方体的具体方法,根据改进型D-H参数对机器人进行建模仿真,详细分析了机器人运动空间的实际轨迹,最终给出一个确定最大立方体的详细可行的方法步骤,从而确定机器人性能测试所用到的测试点,为后续对工业机器人的性能测试做统一性规范.     

基于工业机器人动力学模型的差分力矩偏差碰撞检测方法

针对工业机器人的碰撞检测问题,提出一种基于工业机器人动力学模型的差分力矩偏差碰撞检测方法。采用基于惩罚函数的自适应遗传算法计算动力学参数辨识中的最优激励轨迹;采用自适应学习率的单层神经网络实现机器人动力学参数辨识,得到机器人动力学模型;利用该动力学模型和工业机器人自身携带传感器及驱动电流信号等计算预测力矩和实际力矩的力矩偏差,对力矩偏差进行向后一阶差分和向后二阶差分,从而将工业机器人碰撞区分为有意碰撞和无意碰撞,实现机器人碰撞检测并触发相应的避撞机制,避免造成设备及人员损坏。用6R工业机器人进行实物碰撞检测验证,实验结果表明碰撞检测算法能够有效区分无碰撞、无意碰撞和有意碰撞,提高了工业机器人协同作业的安全性。     

零参考模型用于工业机器人定位精度提升研究

几何参数建模是机器人标定的基础,直接影响机器人定位精度。为解决常用几何参数模型当机器人相邻两轴线垂直及接近垂直时存在奇异性,建立了基于方向矢量和连接矢量的零参考模型(ZRM),该模型不仅满足完备性与连续性要求,而且使用该模型计算机器人末端位置和姿态简单直观;建立了几何参数标定误差模型,通过使用LeicaAT960激光跟踪仪对Staubli TX60和ER10L-C10两种工业机器人末端大量位姿实测,经正交三角分解去除冗余参数,采用LM算法对几何参数误差辨识,并与基于MDH模型的标定结果比较,实验结果证实,采用零参考模型标定后机器人末端平均绝对定位精度提升75%～90%,明显高于采用MDH模型标定结果,该模型适于在有高精度定位精度要求工业机器人中推广。     

零参考模型用于工业机器人定位精度提升研究* .txt

摘要：几何参数建模是机器人标定的基础,直接影响机器人定位精度。为解决常用几何参数模型当机器人相邻两轴线垂直及接近垂直时存在奇异性,建立了基于方向矢量和连接矢量的零参考模型(ZRM),该模型不仅满足完备性与连续性要求,而且使用该模型计算机器人末端位置和姿态简单直观;建立了几何参数标定误差模型,通过使用LeicaAT960激光跟踪仪对Staubli TX60和ER10L C10两种工业机器人末端大量位姿实测,经正交三角分解去除冗余参数,采用LM算法对几何参数误差辨识,并与基于MDH模型的标定结果比较,实验结果证实,采用零参考模型标定后机器人末端平均绝对定位精度提升75%~90%,明显高于采用MDH模型标定结果,该模型适于在有高精度定位精度要求工业机器人中推广。 .txt     

基于UKF的机器人末端执行器位姿实时估算方法

为了能在工业机器人运动过程中快速准确地估算出末端执行器的位姿,提出了一种基于unscented卡尔曼滤波器（UKF）的末端执行器位姿实时估算方法,并将该方法应用于以激光跟踪仪作为反馈系统的工业机器人中。首先,在工业机器人运动过程中实时获取各个关节运动参数,并结合工业机器人的结构参数计算末端执行器的位姿初值,然后借助于激光跟踪仪实时跟踪测量固定在机器人末端执行器上的一个测量点,运用UKF融合以上两类数据,估算出末端执行器的实时位姿。计算机仿真验证了该方法的有效性与实时性,同时表明该方法具有易于实现、计算速度快和精度高等优点。     

负载对工业机器人末端定位精度影响的分析

在工业机器人末端夹持测量或加工设备时,引入设备的重量会对机器人的运动性能造成影响,尤其是引入设备的质量较大时,机器人的负载效应比较明显,会影响机器人的末端定位精度。在高精度测量和加工条件下,应当充分考虑负载对机器人的影响。文章从工业机器人的六个轴与关节臂特性入手,分析了负载影响机器人末端定位精度的主要作用方式,建立了机器人各个轴受负载影响的误差模型,并设计实验加以验证。实验结果表明提出的误差模型能较为准确的反映出负载对工业机器人末端定位精度的影响。     

基于机器人的高速切削系统的切削工艺参数研究

压铸件产品的飞边一直是影响压铸件产品质量的一个重要因素,为实现压铸件飞边的自动化去除,设计了一套基于机器人的高速切削系统。利用机器人进行高速切削,并对高速切削工艺参数进行研究。采用单因素试验法对铝铸件进行了铣削试验,分析了在工件坐标系中三方向分力随着切削用量的变换规律。其结果可为基于机器人的高速切削系统的设计提供一定的参考,也可为基于机器人的高速切削系统在实际切削时的切削用量选用提供借鉴。