机器人在砂芯整体浸涂工艺中的应用

采用模块化设计的机器人,配备符合人机工程学设计的便携式示教装置,完成砂芯整体浸涂,实现柔性化生产,生产率提高。     

一种求解机器人作业调度的智能优化算法

作业调度是多机器人管理控制的一个重要方面.研完了柔性机器人焊接系统中的作业优化调度问题,该系统中的机器人都具有一定的柔性,某些焊接工序由不同的机器人来完成,且不同工件所需的焊接时间也可以不同.采用蚁群优化算法求解机器人焊接系统的作业问题,并通过算例验证了该算法的有效性.     

基于机器视觉的机器人作业目标定位

为了满足生产制造过程中物料无序分拣的需要,设计基于机器视觉的机器人作业目标定位系统。利用Qt开发人机交互界面,实现图像采集处理、通信和机器人运动控制功能。对图像进行阈值分割等处理,得到理想工作区域。通过机器人视觉系统标定实现相机像素坐标和机器人基坐标之间的转换,得到机器人坐标系下的工件位姿识别。在机器人目标抓取平台上随机摆放一定数量的工件进行数据采样,结果表明：系统准确度以及速度具有优势。     

马鞍形焊缝焊接机器人设计与建模分析

针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人. 通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位值确定了逆运动学解的唯一性. 通过MATLAB软件对机器人运动学进行了仿真,仿真结果表明,推导的正逆运动学方程模型完全正确. 通过制作样机进行焊接试验,结果表明,焊缝成形致密美观,机器人焊枪末端在x,y,z方向的误差均在±0.35 mm以内,完全满足工程上自动化焊接的需要,为马鞍形焊缝焊接机器人的连续轨迹控制和离线规划提供了依据和算法支持.     

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。     

3+2轴数控铣床NC程序后置优化

针对3+2轴数控铣床操作中G21编程和定位五轴编程的不同优点,利用计算机技术优化NC程序后置,使其既能满足编程人员对五轴联动程序编程的工作需求,又能满足3+2轴数控设备使用G21程序的需求,还能满足生产管理者对于计划偏差运行的3+2轴数控设备与五轴联动设备加工零件编码的顺利切换。     

基于IPSO算法的机器人抓取系统刚度优化研究

微小型工业机器人以其强耦合性、可扩展性、高精度被广泛应用到各行业,然而大多数机器人以串联型为主,其结构弱刚度问题会导致机器人动作时产生振动从而影响整体稳定性。以服务型机器人为研究对象,为保证机器人结构刚度以及抓取物体过程的稳定性,对机器人整体结构刚度进行优化。对机器人进行运动学静态建模,利用刚度等效原理计算机器人关节刚度;在抓取位姿范围约束下,将机器人末端刚度椭球半轴长作为优化指标,采用改进粒子群算法(IPSO)对机器人在不同抓取位姿的刚度进行优化,并将结果与遗传算法、粒子群算法的优化结果进行对比;通过ANSYS有限元分析和实验对比机器人优化前后的末端变形量,结果表明：基于IPSO算法的机器人抓取系统刚度优化对提高机器人整体稳定性具有一定意义。     

基于位姿分离算法的冗余机器人逆运动学分析

针对冗余机器人逆运动学求解复杂、实时性差的缺点,提出一种基于冗余机器人位姿分离的逆运动学求解算法。该算法以腕点矢量为目标,计算冗余机器人位置关节的逆解及位置关节对腕关节的误差补偿,得出腕关节逆运动学解。通过建立基于运动轨迹的逆运动学约束泛函,对冗余机器人的逆解进行了优化。得到机器人关节运动特性随约束泛函的变化曲线以及关节逆解的优化解流形。     

基于位姿变化的钻铆机器人刚度优化

钻铆机器人广泛应用于航空薄壁件加工装配中,当末端配备重载执行器进行钻铆作业时,因受到自身重力和横向切削力的影响会导致末端变形,加工质量变差,工业机器人这种弱刚性限制了其在精密加工领域的发展。以工业机器人自动钻铆系统为研究对象,建立运动学模型;选择合适的试验进行关节刚度辨识;在刚度模型基础上定义关节刚度性能指标;并通过粒子群优化算法寻找工业机器人作业时刚度最大位姿,确定所处位姿的关节角参数。通过选择合适的加工位姿提升工业机器人的刚度性能,保证孔位加工质量,提高生产效率,也可避免危险事故的发生。通过以上研究,可以求得符合钻铆工况下刚度最优的机器人工作位姿,并在假设实验中,验证了该姿态优化方法的可行性和有效性。     

微机控制微孔钻的程序优化

本文对微机控制的并带有扭矩检测系统的深小孔加工进行了程序优化的研究,实现了对钻头折断的软件判断,提高了深小孔加工的可靠性。图8幅。     

基于遗传算法的柔性作业车间调度优化

针对经典作业车间调度问题的局限性,结合实际生产情况,提出了具有路径柔性的作业车间调度模型,给出了求解模型的遗传算法的具体实现过程.针对模型的特殊性,提出了染色体两层编码结构,将AOV、AOE网络图分别应用到解码和适应度函数的计算中,并给出了相应的选择、交叉、变异操作设计.最后通过一个8×6调度问题的测试例子,表明了此算法的有效性.     

面向粗定位工件的涂胶机器人系统设计与实现

为解决自动装配生产线上针对无精确定位工件的涂胶机器人作业问题,提出了采用视觉搜索定位来事先检测工件位姿的机器人自校正系统,并着重阐述了激光视觉搜索定位的流程、工件位姿检测的数学模型及检测算法、机器人作业运动轨迹修正程序设计等的实现.实验证明,对于在小范围内位姿变化的箱体类作业对象,该机器人系统作业具有较好的自适应性.     

钢结构现场作业焊接机器人研究与应用

综述钢结构在我国建筑工程中的飞跃发展,分析由钢结构带动的焊接技术和焊接装备的发展情况.针对建筑钢结构现场安装施工的焊接作业,系统阐述了笔者团队研究的系列作业焊接机器人的研究成果和现场推广应用情况,开发出适合于现场施工作业的移动式焊接机器人,采用焊缝轨迹示教、焊接参数数据管理、焊接电源联动控制以及高效双枪和全数字化等技术,解决了诸多困扰现场焊接问题,并在国家标志性工程上获得成功推广应用.     

基于最小二乘法的变位机与焊接机器人的位置关系标定

基于最小二乘法,通过相关试验求取了两者基坐标系之间的变换矩阵,实现了对变位机和焊接机器人的位置关系的标定,并验证了试验结果。结果表明,在卡盘上任取一点,将旋转变位机获得的不同位姿数据进行球面拟合,可以得到最优球面,能够精确地计算出球面半径和变位机基坐标系原点在机器人坐标系中的位置;利用获得的位姿数据可以计算出x,y,z三个的轴的单位坐标矢量,获取变位机和机器人基坐标系两者之间的转换矩阵。通过对试验结果的验证可知,利用位姿变换矩阵求取各点在机器人基坐标系中的坐标的偏差较小,符合要求。     

数控程序的高效设计及其刀具轨迹优化

介绍了提高数控程序编制效率的途径 ,并以实例说明了如何对数控程序刀具轨迹的质量进行优化 ,对从事数控工艺与编程的技术人员有参考和借鉴的作用。     

基于最优初始位形的冗余度机器人可操作度优化

冗余度机器人的初始位形对关节轨迹规划有很大影响。提出了一种基于最优初始位形的机器人可操作度优化方法,在以可操作度为性能指标对机器人的关节轨迹进行规划时,如果以优化出的可操作度最优的位形为初始位形,就可以提高执行任务初期的可操作度。算例仿真结果表明,这种基于最优初始位形的机器人可操作度优化方法可以提高机器人在执行任务开始时的可操作度,免去初期的调整过程,使其在整个运动过程中一直处于灵活性很高的位形。     

弧焊机器人协同作业的实践与探索

文中针对目前单体弧焊机器人应用中存在的问题,在使用弧焊机器人工作站的基础上,以典型结构件焊接为例,分析总结了弧焊机器人协同作业的优势与应用前景,探讨了弧焊机器人协同作业的要素,同时对弧焊机器人工作站的研究应用前景进行了展望,为今后弧焊机器人协同作业技术的研究、推广与应用打下良好的基础。     

基于嵌套分区算法的堆垛机作业路径优化

对嵌套分区算法在堆垛机作业路径优化问题中的应用展开研究。利用嵌套分区算法能有效利用问题本身信息的优点,对堆垛机单一出(入)库作业和入(出)库复合作业路径进行优化。通过计算机仿真证实:该算法对作业点较少的堆垛机路径优化问题有较高的优化精度和效率,特别是在小型立体仓库的堆垛机作业路径优化领域应用前景广阔。     

一种作业车间调度问题的Hopfield神经网络优化方法

结合Hopfield神经网络结构和作业车间调度问题(JSSP)的约束特点,给出了适合于Hopfield神经网络求解的作业车间调度问题的矩阵表达数学模型。借用神经网络中能量函数的概念和含义确定网络的连接权,并将模拟退火算法应用于Hopfield神经网络求解,避免了系统输出陷入局部极值。将优化作业车间调度方案问题转换成求解网络系统的平衡点,即吸引子,该网络不仅能输出可行最优解,且优化速度快、实时性强。并通过计算机仿真表明了该方法的有效性。     

基于球面拟合法的机器人与变位机位姿关系标定

提出基于最小二乘法的球面拟合法来标定机器人与变位机的位姿关系.首先变位机分别旋转或倾斜到多个位置,记录TCP点在对应位置的位姿数据并建立球面方程,采用最小二乘法拟合最优球面,从而求得变位机坐标系原点.然后采用同样的方法,让TCP点在变位机两个轴向作多点标记,可进一步求得坐标系各轴的方向矢量,实现位姿关系标定.为消除偶然因素的影响,提出了距离偏差率概念并设定取点阈值判定方法,提高了标定精度.结果表明,该方法可以有效减小随机误差,避免偶然因素的影响,具有较高的标定精度.