双目视觉人工喷涂轨迹示教编程方法研究

喷涂轨迹的路径规划技术是喷涂机器人应用研究的关键点.针对人工示教编程中机械示教装置使用的局限性,即示教操作不便,示教空间范围受限等,提出一种基于双目视觉的人工喷涂轨迹示教编程系统方法.首先,在示教喷枪进行色球安装预处理;接着,双目视觉位姿跟踪系统利用色球识别方案,分别计算色球的坐标位置与喷枪的位姿信息,捕获喷枪实时运动...     

基于力反馈的机器人砂带磨削虚拟示教轨迹规划方法

提出了一种基于力反馈的机器人砂带磨削虚拟示教轨迹规划方法,开发了一套机器人虚拟示教系统。该系统通过给予操作者连续的磨削力觉反馈和视觉仿真,使操作者沉浸在一个虚拟现实的环境中,能够像真实的手工磨削一样动态地规划工件的磨削轨迹和参数,以避免加工干涉并获得较好的加工表面质量。为了提高示教精度和效率,建立了一个虚拟夹具模型来辅助并引导操作者快速地完成复杂零件的轨迹规划任务。实验研究表明,该方法生成的轨迹能够有效避免机器人磨削复杂零件时的各类干涉,对提升机器人砂带磨削轨迹规划效率具有重要意义。     

直接示教机器人的位姿优化算法研究与实现

直接示教型机器人具有示教方便、操作简单等特点,在喷涂、弧焊、抛光等任务轨迹复杂的机器人加工领域具有较高的应用价值。但由于人手在直接示教时存在抖动,若直接采用示教轨迹点进行再现,机器人在运动过程中往往会产生振动,从而影响加工质量,甚至缩短机器人的使用寿命。针对上述问题,提出了一种基于曲线拟合的机器人位姿优化算法,可对机器人的位姿轨迹进行平滑处理。首先对直接示教轨迹进行均匀重采样,分别利用B样条曲线和四元数曲线对采样点位置数据和姿态信息进行拟合,然后采用泰勒展开法对曲线进行插补,最后通过实验验证了该算法的有效性,并将该算法应用于自行研制的六关节直接示教喷涂机器人,实验结果表明有效减小了机器人再现时的振动。     

面向服务机械臂有效操作特征提取的示教方法

传统示教编程方法用于服务型移动机械臂时示教繁琐、效率较低、且不能区分示教人员的有效操作与误操作,针对这些不足,提出一种在线提取有效操作并整合再现的示教编程方法.该方法先将示教运动轨迹转换至物体坐标系描述,提升示教轨迹的环境适应性.利用改进的均方速度算法将示教轨迹转化为由分段轨迹组成的串.基于最近邻规则识别各分段轨迹,实现示教轨迹的特征提取;进而采用容错串匹配算法,从分段轨迹组成的串中查找完成任务的特征,实现示教轨迹中有效操作特征提取.整合提取的有效操作轨迹和其他相关信息再现生成示教控制程序.利用带作业臂智能轮椅系统进行示教及再现试验,通过水杯相对桌面与机械臂位置变化时的抓放试验,表明基于有效操作特征提取的示教再现可适应目标物体的相对位置变化.     

一种视觉示教与纠偏的焊缝跟踪方法

提出一种基于结构光视觉传感器的示教及纠偏的机器人焊缝跟踪方法,探讨了图像特征提取方法和机器人跟踪控制的策略.机器人移动的同时,视觉传感器定时对焊缝上各特征点坐标进行测量记录,完成示教;再现时,基于图像模板匹配测出实际特征点位置与示教点的偏差,控制机器人根据偏差对跟踪路径实时调整,从而实现自动跟踪.     

动作示教再现的挖掘机手柄自动操作机构

根据液压挖掘机调试需求,提出一种基于动作示教再现的挖掘机手柄自动操纵机构的设计方案,介绍液压挖掘机机械手柄的工作原理,阐述示教再现的实现方式与控制系统结构.设计了一种结构简单的、能够满足示教动作自由度要求的机械结构,并针对这种机构的控制,提出一种模糊反馈控制方法.     

焊接机器人视觉焊缝跟踪系统分析

分析了一套焊接机器人视觉焊缝跟踪系统的总体构成.首先简述了焊接机器人及跟踪系统的总体构成,分析了机器人视觉系统寻找焊缝位置的视觉处理的动作流程,并对其中重要的步骤进行了详细的描述,重点介绍了机器人依照输入偏差与示教轨迹叠加跟踪真实焊缝的控制过程.最后使用Matlab软件仿真3关节平面机器人的跟踪焊缝的运动.     

考虑振动抑制的多冗余度特种操作机器人轨迹优化方法

为了实现复杂曲管内曲面的自动化喷涂作业,设计多自由度的冗余度特种操作机器人。而多冗余度机器人系统刚度低,使得机器人在喷涂作业过程中出现振动,末端轨迹跟踪误差加大,降低了涂层质量。为此,通过分析冗余度机器人带有弹性变形影响的动力学方程,提出一种利用冗余自由度对机器人关节空间作业轨迹进行优化的新方法,实现了机器人在作业过程中的振动抑制,并且满足复杂三维工作空间约束。在试验中应用此方法,机器人在运动过程中既满足复杂的工作约束,同时减少了末端的振动,实现了振动抑制,证明了该优化方法的有效性。     

基于USB接口工业机器人示教系统设计

介绍一种基于AVR单片机和USB接口的新型工业机器人示教系统,详细阐述了它的软、硬件设计过程.利用USB技术实现了整个系统的即插即用和较强的人机交互能力,对系统设置示教、工作、再现三种模式,在示教模式下完成工业机器人的示教操作.     

基于高速视觉的绳索牵引并联机器人轨迹跟踪控制

在绳索牵引并联机器人中,实时测量动平台位姿是实现高精度轨迹跟踪控制的关键环节。为此,设计一种基于高性能工业相机的高速视觉测量系统,实现绳索牵引并联机器人的运动学视觉伺服控制。设计一种基于感兴趣区域的位姿跟踪算法,并且加入Auto-Regressive(AR)模型对位姿进行实时预测,避免了绳索牵引并联机器人复杂的正运动学求解。以此为基础,构建了工作空间的运动学视觉伺服控制方案,在实际6自由度绳索牵引并联机器人上进行了轨迹跟踪控制试验,试验结果表明基于高速视觉测量的工作空间控制方案明显优于基于编码器反馈的关节空间控制。     

基于遗传算法的机器人高精度运动复现方法

为了实现机器人高精度运动轨迹的复现,需要把双目视觉采集到的离散的采样数据作为示教数据,由于机器人数学模型的实际参数与其名义值存在偏差,导致由视觉测量获得的机器人末端位姿逆解得到的关节变量直接复现时与原目标轨迹有一定的偏差。文中采用遗传算法对数据进行处理,将机器人运动学模型各参数的偏差都归结到关节变量上,建立位姿误差模型,求出目标函数最小时的关节变量修正值并补偿到控制器中,控制机械手完成高精度运动轨迹的复现。该方法避免了复杂的轨迹规划和传统的较为复杂的机器人标定补偿方法,提高了机器人复现精度,并能应用于任意复杂运动。在自行研制的6R串联机器人上对该方法进行了验证。     

机器人力觉示教的力控制及仿真分析

针对机器人传统示教方式逐渐无法满足复杂工业生产需求的现状,提出了一种基于六维力传感器的机器人力觉示教,并介绍了其系统组成。结合一些经典力控制方法及力觉示教实际,对机器人力觉示教的力控制系统展开研究,提出了基于速度的主动柔顺控制策略,从理论上建立了机器人力觉示教时末端工具受力和力矩的运动控制算法。通过Adams仿真软件,对机器人的力觉示教运动进行了仿真分析,最终结果表明该控制算法能够有效地实现机器人力觉示教控制,使力觉示教更加主动灵活,更好地满足复杂工业生产的工艺要求。     

基于增强现实的6自由度工业机器人示教研究

针对机器人离线编程效率低和交互性差的问题,提出了一种6自由度机器人增强现实示教系统。利用位置姿态跟踪系统采集手持式示教器的位置和姿态,以示教器位置和姿态作为输入,利用6自由度机器人逆运动学模型求解机器人各关节姿态,驱动虚拟机器人模型运动,使虚拟机器人末端执行器复现示教器路径和姿态;利用增强现实技术将6自由度虚拟机器人叠加到真实工作环境中,并通过检查虚拟机器人模型是否与真实工作环境存在干涉,实现对机器人的增强现实示教。研究结果表明:该系统可以准确地把虚拟机器人叠加到真实环境中,实时地跟踪示教器的位置和姿态,且具有良好的人机交互性。     

基于正弦摆焊的弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究

针对弧焊机器人在焊接过程中示教轨迹和实际焊缝位置存在偏差的问题,提出一种基于正弦摆焊的电弧传感方案。首先规划了弧焊机器人正弦摆焊轨迹,对采集到的焊接电流进行谐波提取来获得焊缝位置的横向偏差,然后根据偏差信息纠正机器人的示教轨迹。把这种方案应用在具有对称坡口的焊缝上进行跟踪,取得了良好的效果。     

机器人快速示教方法及示教点位姿变换的研究

机器人示教工作存在不稳定性且操作过程复杂,为了提高其工作的效率与精度,以及让机器人更加普及,降低使用门槛,结合立体视觉技术,研究了某一特定点的位姿变换。其中包括采用D-H算法算出工业机器人基坐标系到末端坐标系的齐次变换,应用六点法对工业机器人工具坐标系进行标定,采用手眼标定法求出工具坐标系到相机坐标系的齐次变换。最终形成了一种基于3D视觉技术的快速示教方式,在其基础上提出了相应的示教装置——示教笔。     

基于PMAC运动控制卡的混联码垛机器人研制

根据串联机构和并联机构的特点,以及搬运机器人的性能要求,设计了一种4自由度混联码垛机器人,分析了该机器人的运动学特性,求出其位置正反解析解,给出了机器人码垛的路径规划.控制系统采用工业PC(IPC)作为主计算机,利用分布式二级控制结构实现系统的监控和作业管理,协调各关节的运动,准确地跟踪轨迹规划.最后针对普通示教再现作业方式,提出了码垛机器人离线编程方法,重点对搬运机器人离线码垛过程进行了研究,自主开发了机器人控制软件.实际使用结果表明,所研制的机器人已能满足物流自动化系统中的码垛需求.     

集成力反馈的虚拟砂带抛光示教系统设计与实现

通过传统的编程方式(在线示教、离线编程)定义复杂曲面的抛光轨迹是一项复杂繁琐的工作,为了给机器人砂带抛光示教过程提供一种更加自然有效的交互方式,应用虚拟现实技术和力觉反馈技术,首先提出砂带抛光的力觉模型;然后,在此基础上,集成Phantom Desktop~力反馈设备开发了一套虚拟示教系统。用户在示教过程中能够更加自然真实地根据实时反馈力动态调整抛光力度、位姿等参数,获得理想的抛光质量。应用该系统进行的力学验证实验和工件加工表面质量评估实验表明:所提出的力觉模型能够准确模拟真实抛光过程中工件的受力情况,机器人在应用该虚拟示教系统进行示教后,所加工出的工件可获得与手工抛光相比拟的抛光质量。     

机器人视觉示教学习方法研究

针对机器人在非结构化环境的人机交互过程中环境感知与目标识别问题,提出一种基于视觉的机器人示教学习方法,机器人通过视觉感知人机交互过程中用户的单次示教获得任务操作技能。采用视觉系统捕获用户示教操作动作图像,通过图像处理与特征匹配算法SIFT提取目标对象特征。机器人复现阶段,识别出新任务环境中目标对象且向机器人输入其坐标位置。在Matlab仿真环境中模拟机器人经始末坐标逆解出机器人任务操作的运动轨迹,通过Barrett WAM机器人实验平台实现操作一组多孔积木的装配任务。研究结果表明:在单次示教与极少的环境先验知识的情况下,机器人能够学习到用户的顺序任务操作技能,并且在视觉范围内有较好的泛化能力。     

浮渣铲除机器人中的步进电机控制

详细介绍了步进电机、速度控制以及连续轨迹示教机器人中的关键技术-轨迹再现控制。同时阐明了用8031单片机设计步进电机控制器的原理和实现方法。     

基于视觉跟踪的大型容器焊接机器人的研制

研制了一种基于 CCD视觉焊接轨迹跟踪技术的无导轨焊接机器人。该机器人由新颖的 CCD视觉传感器来实时检测机器人行走机构与焊枪的跟踪位置偏差量 ,并据此由微机控制系统实现对机器人行走机构与焊枪的二级自动跟踪。该机器人采用永磁式柔性磁轮机构作为支持行走单元 ,使焊接机器人具有了节省导轨、轨线适应性强的优点。焊接工艺评定试验结果表明 ,此焊接机器人自动跟踪精度高 ,焊缝质量好 ,工作稳定可靠。