基于多约束条件下的机器人尺寸综合优化

为实现机器人在多约束条件下的尺寸优化,提出一种基于多约束条件下的机器人尺寸优化方法.首先建立6足机器人的简化数学模型,并给出该机器人需要综合优化的设计尺寸;然后分析了该机器人存在的多种约束条件,并进行约束条件的综合.通过对该机器人的运动学求解和力雅克比矩阵的推导,得到机器人的关节转矩表达式;以关节转矩为目标函数,多约束...     

Synchronous line-tracking robots based on STM32

A pair of synchronous line-tracking robots based on STM 32 are designed.Each robot is actually a small intelligent car with seven reflective infrared photoelectric sensors ST 188 installed in the front to track the line.Two rear wheels each driven by a moter are the driving wheels,while each moter is driven by an H-bridge circuit.The running direction is controlled by the turning of a servo fastened to the front wheel and the adjustment of speed difference between the rear wheels.Besides,the light-adaptive line-tracking can be performed.The speeds of the motors are controlled by adjusting pulse-width modulation(PWM)values and an angular displacement transducer is used to detect the relative position of the cars in real time.Thus,the speeds of the cars can be adjusted in time so that the synchronism of the cars can be achieved.Through experiments,the fast and accurate synchronous tracking can be well realized.     

基于Unity3D与Kinect的康复训练机器人情景交互系统

近年来,康复机器人技术的研究已成为康复医学工程与机器人领域跨学科的研究热点。为提高康复训练机器人的交互能力,将虚拟现实技术、机器人技术相结合,研究基于虚拟场景交互的下肢康复训练机器人系统,使用Kinect传感器采集人体的骨骼信息,并运用Unity3D游戏引擎和3D Studio Max软件开发了用于情景交互的虚拟场景,设计了患者与虚拟人物步态同步控制算法,实现了康复训练过程中的同步交互。实验结果表明,同步步态控制算法有效,人机交互良好,可帮助并激励中风患者实现主动的康复训练。     

基于视觉的机器人抓取技术的研究

该文提出了一种基于智能相机的机器人抓取系统,采用图像处理算法对相机捕获到的图像使用模板匹配、边缘查找及坐标变换,得到工件在机器人坐标系的位置和姿态,通过串口将处理后的工件位姿数据发送给机器人控制器,控制器向机器人发送运动指令。经实验验证,系统达到设计要求,在工业机器人系统中引入计算机视觉提高了机器人的柔性以及对环境的适应能力。     

基于MATLAB/Simulink的机器人运动学仿真

利用MATLAB/Simulink仿真软件对机器人的运动学仿真进行研究,提出基于机构仿真工具SimMechanics的运动学仿真和基于MATLAB函数的运动学仿真,并以平面两关节机器人为例比较了各自的特点。这两种仿真方法对于复杂多关节机器人也同样适用。     

基于屏障 Lyapunov 函数的上肢康复机器人 自适应主动交互训练控制

针对上肢运动功能障碍患者进行辅助康复训练,搭建了一套上肢康复外骨骼机器人系统,并提出一种基于屏障Lyapunov函数的增广神经网络自适应导纳控制策略。首先,介绍了上肢康复外骨骼的机械机构及其控制系统。然后,推演了控制器的设计过程并进行了Lyapunov稳定性证明。最后,分别进行了不同控制内环的轨迹跟踪被动训练实验和不同导纳参数下基于人机交互力的主动交互训练实验,同时分析比对了主动训练时的人机交互力与轨迹偏差的变化关系。被动训练实验结果证明了增广神经网络对人机模型动力学的逼近效果,其轨迹跟踪峰值误差为模糊PID控制器的53%。主动交互训练实验证明了通过调整导纳参数可实现在相同训练任务下不同强度的康复训练以匹配不同康复阶段下的患者。     

基于FTA的焊接机器人故障诊断技术研究

焊接机器人作为一种大型复杂系统,主要从事焊接、切割与喷涂作业,因其控制对象复杂、处理任务繁多,所以出故障机率较大、诊断难度较高。为了解决焊接机器人故障诊断的盲目性问题,提高诊断效率及运行可靠性,在结合分析焊接机器人故障模式及故障树分析法特点的基础上,将故障树分析法应用于焊接机器人故障诊断中。根据维修经验找出系统可能发生的各种故障原因,由总体至部分,按树枝状结构,采用自上而下逐层细化的分析方法,探讨了新型焊接机器人机械及电气控制系统的故障树模型。并以焊接机焊枪姿态和悬浮高度设置系统故障为例,研究了系统故障树模型的建立,并对此进行定性和定量分析,找出系统的薄弱环节,及时确定故障源。计算结果表明,该方法直观简单,可操作性强,具有很好的实际应用价值。     

基于自抗扰控制算法的两轮自平衡车分析

为解决两轮自平衡车因系统的不确定和驾驶者的不同而导致它的系统参数变化的问题,将自抗扰控制(ADRC)技术应用到两轮自平衡车的自适应控制中。该系统是以加速度计、陀螺仪为姿态传感器,与连有同轴的永磁有刷直流电机为执行机构的两轮自平衡车,考虑车轮与地面的摩擦力因素,通过物理学分析,运用牛顿力学方程建立了系统对应的非线性数学模型,得到了其状态空间方程,将系统解耦成平衡与转向两个独立的子系统,应用自抗扰控制技术估算出系统的总扰动,对系统进行了控制补偿,提出了基于自抗扰控制算法来实现两轮自平衡车的控制的方法。在Matlab中的Simulink模型/建模平台上进行了仿真评价,并通过搭建实验平台进行了不同路况的试验验证。试验结果表明:自抗扰控制技术能够满足两轮自平衡车控制的目标,可以用来控制两轮自平衡车系统。     

基于ZigBee技术的家庭服务机器人定位问题研究

家庭服务机器人的自主导航技术是机器人研究的前沿和关键问题,而定位是移动机器人导航的基础.为了实现家庭服务机器人的定位,本文构建了基于ZigBee技术的无线传感器网络系统,研究了基于RSSI的无线传感器网络定位方法,家庭服务机器人作为无线定位系统中的盲节点,收集邻近参考节点的坐标和RSSI值,通过CC2431定位引擎计算出自身的坐标,从而实现了移动机器人的无线定位.测试实验表明,该节点的定位误差在±0.50m范围内,能够满足移动式家庭服务机器人导航的应用要求.     

基于多目视觉的底涂机器人视觉检测系统

针对生产过程中出现车型识别错误和抱具抱紧位置不正确带来的机器人与车体碰撞问题,提出并实现了一种基于多目视觉的底涂机器人视觉检测系统。首先,通过车体底盘上的特征点与其在三维模型下的对应关系,利用多目相机对车型检测定位;然后,与车型库的位姿相比较,当相差较大的时候及时报警;最后,通过实验与应用证明该方法的有效性,及日常生产过程中运行的稳定性。     

基于力觉信息的工业机器人力跟随研究

随着机器人智能化要求的不断提高,需要工业机器人作业可同时满足机器人末端接触力和位置期望跟踪控制,以期具有更好的顺应外部环境的能力,提高作业效率和质量.为此,文中搭建了基于力传感信息的工业机器人力/位控制试验平台,通过在机器人末端安装六维力传感器,并在不同位姿建立机器人重力补偿系统,提出了基于力传感信息的力/位控制算法,完成了基于力传感器机器人末端的力跟随试验.通过试验证明了机器人能够根据力传感器反馈的信息实时地对末端位姿进行调整,实现了顺从外力的功能,同时验证了以此进行的力跟随控制算法的正确性和合理性.     

果蔬采摘机器人的研究现状、问题及对策

为解决农业采摘中的实际问题,果蔬采摘机器人的研究与应用成为一种迫切需要.综述了国内外果蔬采摘机器人的研究进展与现状,介绍了几种典型的果蔬采摘机器人的研究成果.通过分析这些采摘机器人,指出了限制采摘机器人商品化的几点因素:采摘的效率、成功率及成本问题.并针对这些问题提出了解决对策,同时也指明了采摘机器人未来的研究方向.     

基于PSO算法的多机器人探测行为控制研究

本文在研究控制多机器人探测未知环境时，提出了强制机器人遵循的多目标规划模型，采用了交通规则规范机器人的运行，通过粒子群算法进行优化求解。     

基于Process Simulate的工业机器人信息物理融合系统

工业机器人在进行新工艺开发时一般存在周期长、调试复杂等常见问题.以ABB的IRB120型工业机器人作为研究对象,基于Process Simulate工业仿真平台,采用了工业机器人信息物理融合的方法,实现了工业机器人实体与虚拟模型深度融合的功能,通过数据的通信、采集与传输实现了二者的同步运动功能,进一步分析了虚拟模型相对...     

基于CATIA V5的工业机器人运动学仿真研究

机器人三维运动仿真是当前机器人研究领域中重要的研究方向之一.利用高端三维CAD软件对六自由度M_6iB机器人建立三维运动仿真模型.采用D-H参数法建立了连杆坐标系下的机器人运动学模型,并利用Matlab编写了运动学方程的变换矩阵,最后利用软件对机器人的运动进行分析.研究了运动学方程的求解,基于CATIA V5的DUM中...     

基于概率方法的多微型机器人分布式定位

针对常见的微小型机器人群体定位中单纯依赖外部彩色视觉图像信息以及定位精度较差的问题,提出了一种基于概率方法的多微型机器人分布式定位方法。该方法利用部分可观Markov过程,将外部视觉信息和机器人个体的驱动信息融合,从而提高了定位精度。方法基于分布式形式出现,并且仅需要外部视觉传感器提供灰度图像,从而提高了多机器人系统的可扩展性。     

Evolutionary bi-criteria optimum design of robots based on task specifications

The optimum robot structure design problem based on task specifications is an important one, since it has greater influence on manipulator workspace design, vibrations of the manipulator during operation, manipulator efficiency in the work environment and power consumption. In this paper, an optimization robot structure problem is formulated with the objective of determining the optimal geometric dimensions of the robot manipulators considering the task specifications (pick and place operation). The aim is to minimize torque required for motion and maximize manipulability measure of the robot subject to dynamic, kinematic, deflection and structural constraints with link physical characteristics (length and cross-sectional area parameters) as design variables. In this work, five different cross-sections (hollow circle, hollow square, hollow rectangle, C-channel and I-channel) have been experimented for the link. Three evolutionary optimization algorithms namely multi-objective genetic algorithm (MOGA), elitist nondominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) and multi-objective differential evolution (MODE) are used for the optimum structural design of 2-link and 3-link planar robots. Two methods (normalized weighting objective functions and average fitness factor) are used to select the best optimal solution. Two multiobjective performance measures namely solution spread measure and ratio of non-dominated individuals are used to evaluate the Pareto optimal fronts. Two more multiobjective performance measures namely optimiser overhead and algorithm effort, are used to find computational effort of optimization algorithm. The results obtained from various techniques are compared and analyzed.     

通用机器人视觉检测系统的全局校准技术

介绍了基于通用机器人的车身在线柔性视觉检测系统的工作原理和在复杂现场环境下使用激光跟踪仪和测量臂进行全局校准的实用方法。基于测量姿态的全局校准方法利用机械约束将传感器坐标系和靶标坐标系统一起来,实现测量姿态时传感器坐标系与系统基准坐标系的坐标转换。基于机器人运动学模型的全局校准方法利用机器人末端关节位姿可通过正向运动学获知的特点,在现场构建机器人基坐标系,并通过坐标变换获得与机器人运动精度无关的手眼关系,实现了任意姿态时的全局校准。实际测量的结果表明,应用两种校准方法后系统的重复性精度都十分理想,测量装置重复测量标准差和系统重复测量标准差分别为0.07mm和0.13mm,能够满足在线监控白车身加工尺寸变化的精度要求;系统进行坐标测量时的误差分别为±0.2mm和±0.8mm。     

基于视觉的机器人抓取系统应用研究综述

针对生产线上工业机器人的柔性和智能水平不高的问题,将日益发展的计算机视觉技术引入原有的搬运工业机器人领域,利用机器人视觉技术获取工件及其周围环境的信息,识别出了所要操作的目标工件,并能通过做出决策来引导工业机器人完成对工件的抓取和放置等操作。针对生产线上的工业机器人抓取系统中摄像机的标定、目标工件的识别匹配、机器人对目标工件的定位抓取这3个主要步骤在现阶段的研究成果进行了综述,对计算机视觉定位中涉及到的相关图像预处理方法进行了分析与归纳,并对该技术的实际应用研究和未来发展进行了讨论。研究结果表明,视觉抓取系统技术成熟,能够满足工业应用中的实时性要求,各部分算法的研究和改进对工业的发展和相关研究具有一定的参考价值。     

工业机器人加工自由曲面光学元件的方法研究

现阶段自由曲面光学元件的加工成为了制约其发展和应用的关键问题,利用高自由度的数控加工设备自动化生产取代传统手工打造已经成为必然趋势。利用工业机器人模拟精密机床动作,搭载合适的工具头对自由曲面光学元件进行研磨,既提高了原本手工研磨的效率,又相对精密机床实现了成本的降低。以Preston理论为支撑,设计并制作了适合工业机器人自动光学研磨的工具头,并用实验和实际加工验证了该方法的可行性。