一种双臂机器人离线运动规划方法研究

针对多关节双臂作业机器人的轨迹规划问题,对双臂作业机器人的结构进行分析,以双臂协调完成插孔装配任务为例,建立双臂作业机器人的运动学模型,研究双臂作业机器人的运动学约束关系,求解出双臂之间的运动学关系。基于给定任务的机器人双臂协调运动规划问题,运用遗传算法得到一种双臂机器人离线运动规划方法。通过仿真实验,验证了主臂的位置和速度曲线连续光滑,说明在运行过程中机器人比较平稳,能够满足机器人的运动规划要求。     

虚拟环境下基于复合视觉的月球车导航技术

主要提出了一种在虚拟环境下基于复合视觉的月球车导航技术,将单、双目视觉二者结合应用,取长补短。其中单目视觉作为一种宏观路径规划完成对于形状规则的月坑的识别与定位;应用双目视觉作细观路径规划,在一定距离内完成对于特征复杂的石块的判断与定位。同时,提出了一种考虑月球车运动学动力学特性的路径规划,在能够达到避障要求的基础上缩短其行驶距离,并将其作为视觉导航模块融入月球车虚拟仿真系统中。     

双臂机器人轴孔装配的分级控制

设计了双臂协调进行轴孔装配的分级控制器。该控制器由管理级和执行级组成,管理级在进行主臂的期望运动路径规划的同时,根据采样到的主臂信息,对从臂进行期望关节运动角的递推,而执行级只需执行管理级输出的期望值。执行级的控制方式与普通单臂机器人控制方式一样。仿真结果表明所设计的分级控制器能顺利完成双臂的协调轴孔装配作业。     

双臂机器人轴孔装配的运动学关系分析

研究了双臂进行轴孔装配的运动学约束关系。双臂协调作业的关键,在于根据作业要求确定双臂运动的约束关系。结合轴孔装配的特点,推导了主从臂在位置、方位、关节速度和关节加速度上的完整约束,由主臂的运动变量来规划从臂的运动变量。仿真结果表明所建立的约束关系,能确保轴孔装配的顺利完成。     

大尺寸曲面零件的双目视觉测量网络规划研究

大尺寸复杂曲面零件的视觉检测,需要多个视觉形成视觉网络才能实现完整三维零件重构。针对大尺寸复杂曲面零件的双目视觉测量网络规划问题,提出了一种基于改进的多目标并列选择遗传算法的视觉测量网络规划方法。首先建立双目视觉测量网络的几何模型,得出了双目视觉测量网络的解空间,为评价视觉测量网络规划的优劣,提出了视觉测量网络的覆盖率与分辨率的概念,通过遗传算法在解空间中优选地搜索出最优解,根据覆盖率与分辨率这两个评价指标,得出最优的规划方案。以大型螺旋桨叶片为例,进行双目视觉测量网格规划实验,验证了算法的可行性。     

基于双目视觉定位的机械臂智能抓取控制研究

随着科技的发展，机械臂开始往更加智能化、自动化的方向发展，单单依靠传统的通过示教器执行单一指令的机械臂已远远不能满足各类复杂的生产和服务。为了让机械臂更加智能化和科技化，通过赋予其双目视觉感知模块和智能控制系统，对机械臂智能抓取控制进行研究。采用HSR-Co605协作机械臂，基于双目视觉相机在ROS系统进行仿真建模、运动规划、障碍物规避等试验；在复杂环境下实现了机器人双目视觉模块自主识别定位物体，同时对周围障碍物进行避障规划，实现机械臂自主运动规划及智能抓取操作。在不同场景下进行了智能抓取试验，并对其试验结果进行了分析，为后续机械臂能更好地适应复杂的工作环境以及产业化发展提供参考。     

三维模型驱动的双目视觉机器人焊接技术

面向航天器管路多品种小批量交叉作业的生产模式,针对其接口关系复杂、焊接质量要求高等难点,设计一种基于三维模型驱动的双目视觉机器人焊接方法.通过提取多分支管路三维模型的焊缝坐标信息,结合机器人离线编程技术实现焊接机器人轨迹规划;采用双目立体视觉相机,开发了焊缝管子边缘识别算法和管道姿态计算方法,实现了管路的空间精确定位,通过焊接试验验证了该方法的有效性.     

一种双目视觉伺服系统的无源化控制方法

考虑手眼机器人双目视觉伺服控制问题,本文利用性能准则设计方法提出一种新的控制方法。对于手眼机器人双目视觉伺服系统控制对象,提出了基于无源化方法的双目视觉伺服控制器,使得机械手能够渐近收敛到期望位置。同时,证明了系统具有全局渐近稳定性,采用的双目视觉模型无需获取视觉系统的深度信息,改善了系统的动态性能。最后,给出的仿真结果验证了所提出方法的优良性能。     

基于双目立体视觉技术的无人化自动装载机研究

具有双目立体视觉技术的无人化自动装载机不仅具备自动识别作业对象物,自行规划运动轨迹及控制执行单元完成作业任务的能力,还可自行装载,倾倒时无需掉头,来回行走路径简单,大大提高了工作效率、减轻了劳动强度并增加了每次搬运的容量,极大的拓展了装载机的应用领域,具有重要的社会经济效益.     

双目视觉测量系统结构参数设计及精度分析

为提高视觉测量系统的测量精度,针对双目视觉系统结构,采用三角法建立了双目视觉测量系统的结构参数模型,分析了双目视觉系统结构参数与空间被测点之间的关系特性,研究了各结构参数对测量精度误差分布的影响,根据仿真结果给出了小误差时的结构参数的最佳取值范围。     

Load transportation by dual arm robot using sliding mode control

In this study, a sliding mode controlled dual arm robotic system was designed. Such multi-arm, collaborative and synchronous robots typically are employed in hazardous situations such as radioactive materials transport explosives disposal and industrial applications. In the present study, a high performance, robust, non-chattering sliding mode controller (SMC) was developed for the purpose of safe load handling, transportation and trajectory realization. First, dynamic equations of robot/load interaction were derived. Then, the robust SMC was designed for the dual arm robotic system. In order to test the robustness of the proposed SMC, parameter variations and external disturbances were introduced to the system. Furthermore, for comparative purposes, the conventional and widely used, PID controller was also applied to the dual arm robot. Significantly, it was found that the SMC made smaller trajectory tracking errors than the PID controller. An overall analysis of the numerical results confirmed that the dual-arm robotic systems with the proposed SMC can safely and effectively be used in hazardous applications.     

基于避障准则的双臂手移动机器人桁架内运动规划

针对桁架内移动的避障要求,研究双臂手移动机器人桁架内运动的规划方法。基于状态空间模型提出直角坐标空间下的六面心、八边心和八顶点搜索算法,避免了C空间内复杂度呈几何级数增长的问题,实现了末端无碰撞路径搜索。建立双臂手移动机器人三节臂的平面内避障准则,解决了机器人在桁架内运动时机器人臂与桁架杆的碰撞问题。根据平面内避障准则和臂形标志,求得了各个关节角的解析解,解决了数值解的不封闭问题。每个时刻末端姿态由通用旋转变换公式线性插值得到,在Matlab中仿真双臂手移动机器人桁架内的运动,验证了双臂手移动机器人在桁架内运动时避障方法的可行性。     

基于DMP的双臂机器人装配策略研究

针对双臂机器人装配规划难题,提出了基于动态运动基元的双臂协调运动和装配策略.首先,分析双臂机器人运动空间,建立双臂运动约束模型,使每条手臂不仅满足自身任务要求,还满足双臂之间的相对位姿约束,然后将双臂之间的相对位姿约束与动态运动基元方法结合,使得生成的机械臂运动轨迹可以达到自避障的效果.其次,根据装配任务需求,分析双臂...     

自由浮动柔性双臂空间机器人系统的动力学控制

基于假设模态法对柔性连杆的变形进行近似描述,采用拉格朗日方程分析柔性臂的动力学关系,忽略高阶弹性振动模态,根据柔性双臂和物体的动力学方程、末端约束关系以及系统的动量守恒原理,推导一种自由浮动柔性双臂空间机器人闭链系统的动力学模型。针对系统柔性状态的高频特征,采用奇异摄动法将该系统模型分离为慢变和快变两个子系统,对二者分别采用滑模变结构控制和非线性PD控制,保证刚性、柔性状态输出达到要求,由此得到的组合控制使得系统能较好地跟踪期望的轨迹,抑制弹性振动,并减小对本体运动的影响,内力、内力矩均能平稳跟踪期望值。最后进行数字仿真,验证上述方法的有效性。     

Dynamic modeling and cooperative control of a redundant manipulator based on decomposition

This paper demonstrates the use of a redundant manipulator to execute multiple tasks specified at different points on the manipulator. This is accomplished by decomposing a redundant arm at an intermediate arm location, called “elbow”, into two non-redundant local arms, referred to as the “bascarm” and the forearm. This decomposition transforms a redundant arm into a “serially linked dual-arm system,” where the cooperation between the basearm and the forearm is carried out through the task distribution and the elbow control. To distribute a given task to individual local arms according to their dynamic capabilities, the Cartesian space model of a serially linked dual-arm system is derived using Lagrangian mechanics. The Cartesian space dynamic model enables us to quantify the dynamic capbilities of individual arms based on two hyper ellipsoids: the Cartesian Force Ellipsoid (C. F. E.) representing the range of Cartesian forces due to the unit norm of joint torques, and Cartesian Acceleration Ellipsoid (C. A. E.) representing the range of Cartesian accelerations due to the unit norm of Cartesian forces. In addition to the local dynamic characteristics, the global task requirements such as singularity avoidance, joint torque limit avoidance, motion generation efficiency, and accurate motion control, are improved by elbow control. Elbow control can also be used to execute a subtask at the elbow, for example, obstacle avoidance.     

Vision guided dual arms robotic system with DSP and FPGA integrated system structure

Usually, a humanoid robot has two arms and stereo vision system to execute human daily actions. It has complicate mechanism and mechatronics control system structure. The hardware control structure should be planned ingeniously to execute the complicate computation of 3D image processing and manipulate a multi degree of freedom dual arms motion control, especially for mobile robot system. Here a 7 DOF dual arms robot with FPGA hardware control structure and a digital signal processor (DSP) based CMOS stereo vision system are designed and built in our lab. The intelligent fuzzy sliding mode control strategy is employed to establish the visual guided robotic motion control software. This low cost humanoid robotic system has compact control structure and mechanism integration for mobile application purpose. Object detecting and tracking schemes in 3D space were developed for locating the target position and then guided the robot arm to pick and place objects or track the specified moving target. Experimental results show that this delicate robotic system has basic humanoid function.     

双目视觉在移动机器人定位中的应用

为采用双目视觉进行室内移动机器人定位,开发了一种室内移动机器人定位系统。介绍了双目视觉在机器人定位中的原理,采用移动机器人和MicronTracker视觉系统构建了定位实验系统,进行了测距实验,并分析了测距精度,最大误差为8.644mm,在此基础上进行了移动机器人双目视觉定位实验。实验结果表明,双目视觉定位最大偏差为3.635cm,定位精度较高而且系统稳定性好,受环境因素影响小,可满足机器人的定位精度要求。     

双目视觉的成像模型分析

重点对双目视觉建立过程中的不同成像模型进行了分析研究,并最终找到一种适用范围更为广泛的双目视觉成像模型。     

基于张正友平面模板法的双目立体视觉系统标定

为验证基于张正友平面模板法标定双目视觉系统方法的准确性与合理性,首先分析了双目立体视觉系统的原理,然后论述了双目立体视觉的系统标定原理、方法,以及利用张正友平面模板法进行标定的步骤,通过标定双目立体系统的内部参数和外部参数,应用视差原理,能够确定空间某点的三维坐标,实验验证了文中提出的基于张正友平面模板法标定双目视觉系统方法的准确性与合理性。