基于熵不确定性概念的机器人位姿精度理论体系

本文在指出传统的机器人位姿精度理论研究不足的基础上，提出利用信息熵的概念来研究机器人的位姿精度，简要介绍了基于熵不确定性概念机器人位姿精度理论的体系结构，具体包括精度模型的建立，位姿精度分析方法，位姿精度优化综合方法以及位姿精度分析的计算机仿真系统，最后，说明了用基于熵不确定性概念的机器人位姿精度研究方法解决现有机器人位姿精度理论研究虽存在问题的办法。     

超精密飞刀铣削主轴位姿影响分析及实验研究

针对超精密飞刀平面铣削中主轴空间位姿倾斜量对工件平面度的影响问题,建立了主轴空间位姿与工件平面度的对应数学模型,由仿真结果可以确定工件平面度与主轴空间位姿的定量关系。根据工件平面度对应的主轴空间位姿精度,提出了主轴空间位姿精确快速测量和调整方法。采用直径为50 mm的Al6160工件进行了实验,在完成主轴位姿测量和调整后,工件平面度由2.28μm提高到了0.86μm。实验结果表明:在空间主轴位姿数学模型基础上,通过在位测量方法定量确定位姿误差,可有效提高加工精度,将工件面形提高到亚微米级水平。     

基于改进差分进化算法的机械臂运动学逆解

为简化机械臂逆运动学求解,提高逆解精度,增强方法通用性,利用群智能优化算法,将逆运动学求解变为最优化问题.首先,根据正运动学方程建立末端位姿误差目标函数,结合柔顺性与能耗约束构建适应度函数,使机械臂在满足位姿误差要求时还具有最佳柔顺性与较低能量消耗;其次,为使位置和姿态收敛精度统一并控制进化方向,引入位姿平衡系数与位姿...     

一种基于点云的机械手抓取方法

针对传统的机械手抓取方法难以获得可靠抓取位姿的问题，提出一种基于点云的抓取方法。通过深度相机获得工作空间的部分点云；采用GPD法在点云空间采样候选抓取位姿；最后，通过自主设计的评估模型筛选出高质量的抓取位姿。基于所提方法，搭建了完整的自主抓取系统，对多种物体进行实际抓取实验。结果表明：算法能有效地检测出可靠的抓取位姿，且对未知物体的泛化性良好，抓取成功率和抓取完成度较传统方法有明显提升，能够满足各类抓取任务的需求。     

基于单目视觉的简便零件位姿测量方法

针对零件位姿测量步骤繁琐的问题,提出了一种基于单目视觉的简便零件位姿测量方法。该测量方法只需要将棋盘放置在零件平面上,便可实现零件位姿的测量。在该测量方法中,根据摄像头的成像原理,建立基于视觉的零件位姿测量模型。在该模型中,根据棋盘网格点像素坐标,利用非线性优化算法测量棋盘与摄像头夹具的位姿;并根据棋盘与摄像头夹具的位姿、工件平面的直线在不同坐标系的方程,用最小二乘法测量零件的位姿。为了验证算法精度,进行了仿真验证;验证结果表明,该测量方法的精度满足实际需求,具有较高的工程使用性。     

基于光学测量技术的球形电机位姿检测方法研究

为解决现有球形电机检测系统结构复杂、成本较高的问题,提出了一种基于光学测量的非接触式检测技术。分别在球形转子和定子上布置环形光源和硅光电池阵列,转子带动环形光源偏转导致硅光电池阵列上光斑面积发生变化,从而影响输出电流。建立了短路电流与位姿角的数学模型,并搭建实验平台,对球形主动关节转子进行轨迹规划,实验表明,该方法能实现球形转子位姿的准确测量,位姿角误差控制在0.45°以内。研究结果对转动刚体的位姿检测和空间定位具有理论与实用价值。     

基于神经网络的并联机床位姿误差分析与补偿研究

为了解决并联机床位姿误差补偿这一难题,以六自由度并联机床为研究对象,基于并联机床的运动学逆解建立了位姿误差模型,得到了并联机床驱动杆杆长误差和铰链点位置误差与并联机床动平台位姿误差的关系。铰链点位置误差可以通过调整杆长来弥补,由于驱动杆杆长误差难以测量,所以基于BP神经网络设计了一种改进的修正系统输入法对并联机床动平台的位姿误差进行补偿。仿真结果表明,经过补偿后的位姿误差明显小于补偿前的位姿误差,验证了并联机床位姿误差分析与补偿方法的可靠性。     

四元数法在求解电极加工位姿中的应用

本文首先针对整体涡轮盘的几何造型过程进行了研究，并提出了共轭曲面的创成条件，为求解电极在电火花创成加工中的位姿提供了数据和依据；接着讨论了电极在加工中的位姿问题，主要研究了利用四元数方法求解电极的姿态过程，最终得到了一种计算无干涉创成加工中电极运动位姿的算法。     

CAD系统中的自动装配的实现机理与方法研究

提出了装配黑箱理念,介绍了自动装配研究的现状,并通过对零件信息模型、装配模型、装配顺序及装配位姿求解等关键问题的论述,探讨了在CAD系统中实现自动装配的机理和方法。提出了解决零件装配信息表达的“有向装配编码矩阵法”、解决位姿记录的“位姿约束向量记录法”,以及装配零件的权重值、装配母体、装配元素等新方法和新概念,为进一步研究自动装配问题提供了理论基础和方法指导。     

基于机器视觉的工件分拣及上下料系统

为了解决传统工业机器人无法对多个不定位姿的工件进行分拣抓取的问题,搭建一套基于机器视觉的零件分拣及上下料系统。所搭建系统能够较准确地对铝件和有机玻璃件进行分拣,并对工件的位姿进行识别,最后将结果换算到机器人的世界坐标系下,对工件进行准确抓取和上下料。其中针对工件的分拣,提出了通过条形码进行识别分拣的方法,此方法简单有效,快速便捷。对与背景对比度不高的透明有机玻璃件的位姿识别,提出一种自适应调参线性变换方法,从而准确识别出透明件的位姿信息。经实验测试,所搭建系统具有较高的准确性。     

连杆参数误差对机器人精度可靠性的影响

采用Denavit-Hartenberg方法设定五自由度串联机器人杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立串联机器人正运动学和逆运动学模型。在此基础上,对由静态误差引起的串联机器人末端位姿误差做了分析。利用微小位移合成法建立了串联机器人的静态位姿误差分析模型,以机构可靠度为位姿精度评价指标,应用Monte Carlo数值仿真法分析串联机器人各连杆参数误差对串联机器人的静态位姿精度的影响程度,并分析得出对串联机器人的静态位姿精度影响最大的关节。     

3PRS并联机器人位姿误差规律研究

介绍了3PRS并联机器人的模型、位姿误差计算方法,对位姿误差与结构误差、驱动误差的关系进行了分析.研究结果表明:各误差源对位姿误差的作用相互独立;在给定的任意位置,机器人位姿误差与结构误差、驱动误差有强的线性关系;各误差源引起的位姿误差大小在整个工作空间的分布可以以驱动参数为变元,用相对简单的三元二次函数近似表达.     

基于3D视觉的机械零件位姿分析

针对工业制造领域中存在的弱纹理或无纹理的机械零件位姿估计问题，以DenseFusion网络为基础，提出了一种基于3D视觉的机械零件位姿估计方法。首先，依照工业制造场景构建了用于网络训练和测试的机械零件仿真数据集；其次，使用目标零件分割出的深度图像构建点云，对其进行曲率下采样处理，提高关键点的质量；最后，将颜色特征、点云特征和法线特征融合，使用融合特征回归目标零件的6D位姿。在构建的机械零件仿真数据集和LineMod公共数据集进行了实验和比较，其结果表明了所提出的方法相较于同类其他方法具有更高的准确率，更好的收敛性能，对于弱纹理或无纹理的机械零件有较好的位姿估计效果。     

3TPT并联机构的误差补偿方法

以三平移并联机器人为研究对象,建立3TPT机构参数、机构误差以及动平台位姿误差的关系方程;在求解位姿误差正解模型的基础上,对其精度补偿进行了较系统的研究,从理论上推出一种机构位姿精度补偿的方法.该方法通过对机器人支链驱动杆补偿量的控制,来提高输出位姿精度.通过典型实例校核证实了该方法的有效性.研究结果为机器人的实际精度补偿与精度控制提供了新的理论,对于优化3TPT并联机器人的机构设计有重要意义.     

基于正交双目视觉的研磨工具位姿引导方法

为解决Eye-in-Hand的自主研磨作业机器人在完全未知的非结构化环境中,能够感知作业空间的三维信息、识别作业空间中的目标及该目标与研磨工具末端的位姿等问题,提出一种基于正交双目视觉实时反馈研磨工具末端的位姿并引导其实时运动的方法。将视觉传感器的测量坐标系(待加工曲面坐标系)建立在对应的激光平面上,并将两个正交相机的光轴交点作为引导研磨工具末端位姿的参考点,从该参考点开始迭代逐步逼近实际加工点。对两个正交相机采集的图像进行处理,可以得到研磨工具末端在两个相机图像坐标系的位置和姿态,再对两组正交立体位置信息进行融合得到其三维位姿。实验结果表明:利用两个正交CCD相机构成的Eye-in-Hand结构能够实时反馈和引导研磨工具末端三维位姿,提供了通过机器视觉引导机器人进行待加工曲面轮廓研磨的解决方案。     

考虑位姿变换的钻铆工业机器人刚度寻优

针对航空航天飞机蒙皮壁板等大尺度构件自动钻铆加工中工业机器人刚度较低、加工精度差的问题,以KUKA KR600 R2830型工业机器人为例,通过调整工业机器人加工位姿的方式进行刚度优化。建立所选型号工业机器人运动学模型,在此基础上建立刚度模型并通过刚度辨识实验求解工业机器人各关节刚度;采用蒙特卡洛法绘制工业机器人作业空间并结合刚度性能评价指标在工作空间基础上绘制刚度云图,表征机器人刚度性能分布;结合参数优化后的模拟退火算法求解机械臂刚度最优位姿及当前位姿下的关节角;最后利用仿真及实验进行验证,证明刚度最大位姿的有效性。此方法可为高精重载工业机器人的加工稳定性研究提供思路和指导,提升6R工业机器人钻铆质量。     

机器人位姿精度理论研究现状及展望

本文分析了机器人位姿精度理论的研究现状, 指出其欠缺之处, 从信息论的观点出发, 探索利用信息熵的概念来研究机器人的位姿精度理论, 建立了机器人位姿信息传输模型, 并对它有望弥补解决目前机器人位姿精度理论中研究不足的可能性进行分析探讨。     

数控玻璃切割机原片初始位姿确定方法研究

介绍一种全自动玻璃切割机玻璃原片初始位姿的确认方法。该方法通过测量若干位置参数,确定玻璃原片在机床坐标系中的位置和角度,并基于原片的位姿对加工代码进行后置处理,实现玻璃在任何放置角度下的切割。实验结果表明:利用该方法确定玻璃位姿具有较高的精度,实现了玻璃自由放置状态下的自动切割,简化了玻璃定位装置,提高了加工效率,实现了切割过程的全自动化。     

海洋废弃平台桩基拆除绳锯机夹紧位姿控制研究

海洋废弃平台桩基拆除绳锯机工作前需要快速固定到桩基上,这是一个复杂的位姿调整过程,需要由夹紧装置来完成,由绳锯机夹紧液压缸同步控制,使位姿调整过程安全、稳定。分析得到了位姿调整的动力学模型;采用二级控制方法设计了控制系统,其中外环采用定量反馈控制理论,内环采用基于扰动观测的理论;进行了绳锯机位姿调整实验,结果表明:控制系统在误差范围内能够使液压缸同步,进而实现了位姿调整的工程目标,该结果为绳锯机水下高效可靠地工作打下了一定的基础。     

基于扩展任务的双臂机器人位姿优化

为了能够在不修改工业机器人控制器的逆解算法的前提下对双机械臂系统进行位姿优化,同时要求以双臂各向同性指标为强化目标,设计出基于扩展任务的双臂姿态优化方法。首先对双臂机器人的协作任务进行了运动学分析与建模,然后基于最近被提出的一种新型的通用冗余机械臂位姿优化方法对双臂位姿优化进行数学描述,并表明了优化指标-双臂各向同性指标的几何和物理意义。再利用蒙特卡洛采样方法和非线性回归拟合出了主机械臂在操作空间的位姿与协作任务的位姿之间的数学关系,即扩展任务的数学模型。最后在ABB Robot Studio机器人仿真软件中对双臂系统进行主从协作运动任务的仿真,结果表明:利用扩展任务的优化方法可以实现以各向同性指标强化为目标的双臂系统的位姿优化,可以使两只机械臂都远离肘关节奇点和肩关节奇点,并且表明本质上还可以减小机械臂的条件数的值。