基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的研究

针对工业机器人拖动示教技术可拓展性差及市场应用推广难等问题，基于双目视觉研究机器人虚拟拖动示教技术，降低机器人拖动示教成本。根据机器人末端姿态获取要求，设计基于双目视觉的末端姿态获取实验平台，并研究末端姿态获取方法。通过坐标变换技术研究机器人虚拟样机和末端执行器虚拟样机融合方法，实现ADAMS环境中机器人虚拟拖动示教模型的构建。以末端姿态数据设计虚拟模型驱动函数，研究机器人关节角度序列获取方法，实现机器人虚拟拖动示教轨迹再现。以毛笔为机器人末端执行器的实例验证了基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的可行性。虚拟拖动示教技术避免了复杂的机器人逆运动学求解问题，为机器人轨迹规划提供了便捷的方法。     

基于机器人遥操作的遥控焊接最新研究进展

用于遥控焊接的机器人遥操作系统(welding telerobotics system,简称WTRS)结合了机器人遥操作技术与焊接技术.通过综述基于机器人遥操作的遥控焊接研究最新进展,分析了遥控焊接中存在的主要问题,对基于临场感技术,图形仿真机器人遥操作系统关键技术在焊接中的应用进行了探讨,强调了用于遥控焊接领域的遥操作控制策略和系统体系结构,并探讨了WTRS的研究方向和发展趋势.     

基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后通过考虑传感器的前置安装距离确定kd-tree的最小搜索半径,获取焊缝路点处的局部点云,并逐步确定该路点处焊枪的偏摆平面与倾斜平面,从而确定焊枪在该焊缝路点处与工件的无碰空间姿态.结果表明,该方法适应性强、有效性好.由于点云表面质量的原因,姿态确定结果与真实姿态存在一定波动,后续经过平滑处理可以满足机器人焊接需求,有望提升基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人自主焊接作业水平.     

基于单目视觉的工业机器人定位系统的设计

在工业生产中,工业机器人如何能够准确地抓取和摆放工件是自动化生产中的一个重要问题,而问题的关键是准确地获取工件目标位置和姿态的信息。针对此问题,以图像辨识、处理及视觉定位为主要研究内容,设计了一种处理简单、计算准确的单目视觉定位系统。该系统包含静态图像采集平台、图像测量模块及与之匹配的三维空间中单目定位算法与姿态测量算法。经测试实验,并通过对数据和误差进行分析,系统满足自动化生产过程中对工件的空间定位与姿态测量的要求。     

基于BP神经网络的液压伺服阀的模型辨识

针对铁马工程中液压振动台在实际应用时不能达到预期控制效果的问题,利用神经网络具有逼近任意非线性映射的能力,使用BP神经网络对液压振动台中的核心设备液压伺服阀进行模型辨识.仿真结果表明这种方法能有效地对液压伺服阀进行辨识,辨识出的模型为设计合理的控制方法提供了理论依据.     

基于无线通信网络的遥操作工程机器人模糊控制

针对无线通信网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至不稳定问题,设计了遥操作工程机器人无线通信系统、控制系统结构和模糊控制器。利用广域网模拟器,对不同网络时延下机器人抓手机构的位置阶跃响应和正弦轨迹跟踪特性进行了实验研究。结果表明:与传统PID控制器相比,该模糊控制器具有更好的稳态和动态特性,对网络时延具有更好的适应性和鲁棒性。研究结果对提高无线通信网络环境下的遥操作工程机器人系统的操作性能具有指导意义。     

基于Kinect视觉识别的智能居家机器人系统

为了更好的给老年人提供服务,提出了基于Kinect视觉识别功能的智能居家机器人控制系统。首先通过Kinect摄像头获取人体景深图像,然后利用姿态识别算法对人体姿态进行识别,最后将识别结果转换为控制命令传输到智能居家机器人使其完成自主抓取、传递物品等一系列动作。实验表明,基于Kinect视觉识别的控制方式能准确控制智能居家机器人,实现了机器人控制方式上的创新,对服务型机器人领域的发展研究具有很好的参考价值。     

机器人视觉定位精度的灰色评定方法研究

在不确定性动态扰动作用下,机器人视觉系统的各个位姿分量会产生不同量级的定位误差。为了量化各位姿分量的误差大小,提出一种视觉定位精度的灰色评定方法。首先,利用P3P特征点建模方法,建立机器人视觉系统的坐标映射模型;然后,利用GM(1,1)模型,分别对摄像机内参标定参数、2D坐标参数、3D坐标参数建立有干扰和无干扰条件下的灰色标准差模型;最后,将高斯噪音误差引入灰色标准差模型中,分析各视觉参数对机器人定位精度的量化影响。实验表明机器人视觉系统的位置精度优于±6mm,姿态精度优于±1.2°。     

基于高斯过程的倾转旋翼机器人模型辨识

针对一种新型倾转旋翼水空跨域机器人,采用一种非参数系统辨识算法,目的是在数据量较少情况下,实现对跨域机器人的动力学建模。该算法基于多输出高斯过程,在无需机器人动力学模型的先验知识情况下,可通过采集试验数据,获得机器人的模型。为降低高斯过程回归的计算复杂性,采用局部高斯过程回归,对机器人的动力学模型进行辨识。为验证该辨识方法的有效性,在空气中以倾转四旋翼模型为试验平台,利用遥控获取的机器人数据进行验证。在机器人相同控制输入量下,对比模型预测值和实际测量值,证明该机器人动力学辨识方法的有效性和局部高斯过程回归的快速性。     

工业机器人几何参数混合优化辨识与标定

为了提高串联工业机器人的绝对定位精度,文章提出了基于圆点分析法(CPA)与最小二乘法相结合的机器人几何参数混合优化辨识标定方法。首先利用CPA对机器人模型进行几何参数初辨识,然后以初辨识结果建立机器人几何误差模型,采用最小二乘法优化求解实现精辨识,再通过距离误差来验证标定效果。通过对埃夫特ER10L-C10工业机器人进行辨识标定实验研究,结果表明:采用文中方法对机器人几何参数辨识标定后其绝对定位误差的最大值、平均值和标准差明显小于理论模型和CPA辨识模型的结果,证明文中方法可以有效辨识标定机器人模型的几何参数,提高机器人的绝对定位精度。     

基于NX MCD的工业机器人视觉分拣数字孪生系统设计

针对制造业中多类型、多颜色工件人工重复分拣出错率高的问题，设计一个基于工业视觉的工业机器人自动分拣物理控制系统和数字孪生系统。提出融合工业视觉、工业机器人、PLC等设备的以太网通信控制方案；基于视觉检测原理，应用视觉检测工具，结合PLC程序能够正确识别工件信息；基于NX MCD软件构建了工业机器人、输送带、工件等数字孪生系统；最后，对工业机器人和PLC进行联合编程，实现视觉分拣虚实系统同步作业。实验结果证明：该系统工件识别正确率高，工件分拣效率高，数字孪生系统能够实现虚实同步，为系统的动态监控、维护管理与虚拟调试提供了便利。     

基于数字孪生的液压支架姿态监测

针对液压支架姿态监测中的远程监测图像质量差、监测结果的可靠性不强等问题，提出一种用于液压支架姿态监测的数字孪生模型的构建方法。以液压支架运动学模型、环境数据以及同步控制信号构建物理模型；以液压支架姿态的历史数据以及实时监测数据构建数据驱动模型；以物理模型和数据驱动模型的数据通过长短期记忆网络处理生成用于液压支架姿态监测的数字孪生模型数据；并以数字孪生模型的数据为基础驱动液压支架姿态监测的虚拟模型。实验表明：所提出的基于数字孪生的液压支架姿态监测方法在提高了监测可靠性的同时，实现了支架异常姿态的准确预警。研究结果为数字孪生模型的构建以及推动数字孪生技术在液压支架姿态监测的应用提供参考。     

基于FANUC机器人内置视觉识别软件应用研究

针对现场工程人员使用基于PC平台或嵌入式模块等机器视觉系统开发机器人视觉程序比较困难的状况,对机器人与内置视觉识别软件之间联系进行研究。以FANUC机器人集成内置视觉识别功能软件为研究对象,介绍工业相机与机器人物理连接;分析相机标定原理和标定过程;以2D形状和条形码工件为例,详细介绍了视觉识别程序处理过程和机器人视觉程序关键指令以及搬运程序流程。把多个模型混合放置,内置视觉系统都能准确识别,机器人都能精准分拣和搬运。机器人集成内置机器视觉系统硬件连接简单,识别工具丰富,使用方便,机器人程序与视觉数据交互便捷,拓展了机器人工艺应用范围。机器人集成内置视觉识别功能是自动化领域和机器视觉系统发展趋势。     

基于单目视觉的工业机器人拆垛系统设计与实验

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。     

基于视觉的工业机器人装配演示示教研究

针对工业机器人编程效率低下、智能化程度不高和人机交互性能弱等问题，提出一种基于视觉的工业机器人装配演示示教系统，该系统包括目标检测与中心点定位模块、装配动作分类识别模块和机器人动作执行模块。在目标检测与中心点定位模块中,提出一种目标物体中心点定位和机器人抓取方法，使用实例分割算法识别物体类别，通过掩码均值化处理和坐标转换计算物体3D姿态信息；在装配动作分类识别模块中，建立基于深度学习网络的动作分类识别模型，该模型的输入为装配动作视频帧，输出为动作分类标签；最后，机器人动作执行模块根据物体类别、物体3D姿态和动作分类标签等信息规划机器人装配动作，控制机器人执行装配任务。以轴孔装配为例，验证了上述方法的有效性，实现了基于视觉演示的机器人装配模仿编程，对机器人演示示教研究具有一定的参考价值。     

基于ADAMS/View明弧焊接机器人运动仿真分析

明弧焊接机器人是冶金行业广泛应用的一种焊接设备,其中各部分的传动精度会对焊接枪头的行走精度产生累积误差,影响焊接质量,因此如何有效控制其传动精度和制造安装误差成为提高设计质量的关键.基于ADAMS/View虚拟平台,搭建了明弧焊接机器人虚拟试验样机,对其进行运动仿真分析,获取机器人焊接过程中运动特性.结果表明,该方法为提高机器人运动精度和设计质量提供了有效途径,且不必建立复杂的机器人运动学数学模型,避免了对模型求解的繁琐过程,有效提高了设计效率和精度.     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。     

基于MRF的遥操作机器人触觉反馈装置设计与仿真

力反馈或触觉反馈在人与环境交互中是一种十分重要的感知形式,能够给予感觉器官真实的反馈信息,使得操作者能够及时调整操作方向或操作力大小。在医疗、工业、微操作等领域,力反馈或触觉反馈具有广泛的应用前景。设计一种基于磁流变液（MRF）的遥操作机器人主端触觉反馈装置。该装置可应用在远程微装配、微操作等领域,能够给予遥操作者真实的触觉反馈,实现临场操作感,提高操作安全性。此外,该装置能够解决磁流变液阻尼器的漏液问题,减小操作杆与磁流变液容器外壳之间所产生的摩擦力的影响。针对研究时间最长、应用最广的阻尼器Bingham模型,搭建Simulink 力学仿真模型并对该机器人主端触觉反馈装置所能提供的感知力进行仿真分析。结果表明：所设计的机器人主端触觉反馈装置可为操作者提供一个易于感知的触觉力,验证了该研究中遥操作机器人主端触觉反馈装置设计方案的可行性。