离线编程中的机器人建模方法研究

机器人是一种可编程的自动化设备,传统的示教再现式编程方式费时费力,离线编程必将成为机器人技术的发展方向。本文介绍了离线编程的国内外发展情况,讨论了使离线编程技术实用化的机器人静态建模、运动学建模、环境建模、误差建模等技术,并以此为基础建立了一个离线编程系统并给出了实验结果。     

KUKA机器人运动学算法的研究

如今传统的工业机器人示教编程方式已很难满足生产要求。解决此问题的有效途径之一,就是采用离线编程技术。离线编程技术需要机器人仿真系统的支持。逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分,是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础。针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究。其中运动学模型的建立主要采用Denavit.Hartenberg(D-H)参数法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。最后给出了KUKA机器人运动学逆解的显式求解结果,以KUKA KR-16机器人为例,验证了算法的正确性,并在仿真环境中进行了测试。     

机器人图形化编程与三维仿真环境

介绍一种采用JAVA开发、基于RTLinux平台的适合多机器人多任务的图形化编程与三维仿真环境．采用图标和连线方式快速建立具备流程图特点的控制程序．运行管理内核实现程序图结构的信息流向跟踪,对程序运行采用边解释边执行机制．机器人运动学指令由底层RTLab执行,结果返回上层;由Java3D实现的三维仿真环境可动态显示机器人的运动过程．该环境支持离线编程和在线调试．目前支持日本安川公司研制的Motoman UPJ和SmartPal类人轮式移动服务机器人．     

应用遥编程的大时延遥操作技术

如何克服通信线路中的大时延和有限带宽,是空间遥机器人面临的最重要的一个问题．本文 阐述了应用遥编程技术提高大时延遥操作的稳定性和操作精度的基本思想．提出了一种将操 作区分段,采取复合控制策略的遥操作方法．同时介绍了基于遥编程概念的遥操作实验系统 的设计及其试验结果．     

离线编程系统研究

本文介绍了对机器人编程的两种方式及国内外离线编程技术的发展情况,并对一种新的离线编程系统的运动学子系统及正反解作了介绍,最后指出了这种离线编程系统的进一步工作.     

一个基于遗传编程的机器人足球系统

该文首先介绍了机器人足球系统的研究概况及遗传编程和层次学习的概念。进而提出了一个简单的多智能体系统：三人足球系统,在此基础上提出了一种能够自动设计智能体的基本动作、多智能体之间的协调合作、多智能体与环境交互的足球系统,讨论了其中的关键技术：遗传编程、层次学习、规则库的设计及实现。最后将应用层次学习的遗传编程技术与标准的遗传编程技术的结果做出了比较与分析。     

机器人手机编程系统设计

设计了一种基于手机Android系统、机器人ARM核心控制板、蓝牙系统的手机端编程系统。该系统将机器人常见控制指令函数封装成库,存储在机器人控制器内存中,Android手机端使用自主定义的控制指令,通过与机器人的蓝牙连接,将手机编程的指令传输给机器人,存储在机器人的EEPROM中,最后由机器人调取完成相应控制。该系统控制简单,一定程度上摆脱了传统的电脑编程,利用智能手机的便捷性,使得机器人编程变得更加便捷简单,并通过实验证明了设计方法的有效性。     

一个装配机器人离线编程系统的设计与实现

机器人离线编程系统是机器人应用开发的有效工具。本文给出一个智能装配机器人离线编程系统ＡＲＰＳ。该系统提供了一个良好的机器人程序开发和调试环境。用户可采用交互方式建立机器人及环境模型，用操作手级的机器人语言ＡＲＬ描述机器人作业，通过图形仿真调控机器人程序，目标程序与数据通过串行口下装到机器人控制器。     

面向对象机器人离线编程系统的设计准则

从机器人系统的结构行为特点出发，讨论机器人离线编程系统面向对象的设计准则和系统组成对象的设计衡量准则，阐述了面向对象方法用于研制和开发这种系统的优越性和不足之处，给出了面向对象的机器人离线编程系统的基本结构，并最终实现了面向对象的离线编程系统ＨＯＬＰＳＳ。     

服务机器人分层式图形化编程平台

为了简化服务机器人编程流程,针对服务机器人任务规划特点,基于分层编程的理念,设计了一套简易图形化编程平台。平台由基本模块层、执行协调层、任务规划层3层组成,用户在不同层次采用不同编程方式,兼顾了编程效率和执行效率。同时,提供了友好的图形化编程界面,方便机器人编程。在交龙服务机器人上的编程实验验证了该平台编程的有效性和便捷性。     

机器人足球比赛决策程序的图形化编程

对机器人足球比赛决策程序的多数研究者而言,主要研究多智能体系统(MAS)及其协作问题,采用算法、编程技巧均较复杂。为了在青少年中开展机器人足球比赛,必须为他们提供一种简单易用、趣味直观的决策程序编程方法。论文首先描述了机器人足球比赛决策程序的一般结构,以及产生式推理模型和决策的表达方式,并在此基础上得出通用机器人足球比赛决策程序流程图。最后提出一种直观的图形化比赛决策程序编程方法,编程者只需要改变图形的属性就可以修改比赛决策程序,降低机器人足球比赛决策程序编程的门槛。     

Adaptive robot training by programming and guiding

The simplest and most common robot training method is operator-guiding, but this method is inflexible and limited to fixed sequences. Explicit textual robot programming has enjoyed many advances in the last decade and current research implementations are powerful. But explicit programming is complex and programmers must be specially trained. Mixed systems attempt to unite the facility of guiding with the power of programming. However, existing mixed systems exhibit mismatches in the interaction between programming and guiding, because they ignore underlying dependencies between the programmer and operator. An operator may (1) be given insufficient visual cues; (2) lack the required dexterity; or (3) be required to add unforeseen movement sequences to the program. This paper presents the design and implementation of ART (adaptive robot trainer), a prototypical mixed robot training system that eliminates or corrects deficiencies in visual cues and dexterity, and additionally improves the guiding and programming components. Mixed systems and assembly tasks are analysed, to give an effective representation of task state, which in turn motivates the design of ART's language to automate much of the program-guiding interaction. The language allows the programmer to express assembly operations and object-feature relationships in a natural way while providing the system with the information necessary to maintain the task state. The representation also enables the correction of guiding errors, flexibility in the guiding protocol and the generation of meaningful messages to prompt operator actions. These principles in the design and implementation pave the road to more instructable, capable robots.Now at Bell Northern Research, Ottawa.     

机器人语言研究

本文从信息控制的角度出发将机器人语言定义为能处理某些特定的“外部设备”的计算机程序设计语言。并将机器人语言成份分为两大部分,即机器人核心语言和机器人专用语言。然后分别综述了机器人专用语言和机器人核心语言的进展情况。     

Transformative CAD based industrial robot program generation

Industrial robots are widely used in various processes of surface manufacturing, such as spray painting, spray forming, rapid tooling, spray coating, and polishing. Robot programming for these applications is still time consuming and costly. Typical teaching methods are not cost effective and efficient. There are many off-line programming methods developed to reduce the robot programming effort. However, these methods suffer many practical issues, such as cable/hose tangling, robot configuration, collision, and reachability. To solve these problems, this paper discusses a new method to generate robot programs. Since industrial robots have been used in production for decades, there are many robot programs for different parts generated by the robot programmers. These robot programs, which contain not only the robot paths, but also the programmers' knowledge and process parameters, can be transformed to generate new robot programs for similar parts. In this paper, a transformative robot program generation method is developed based on the existing ones in the database. Experiments were performed to validate the developed methodology. The results are very promising in reducing the programming efforts in surface manufacturing.     

Direct off-line robot programming via a common CAD package

This paper focuses on intuitive and direct off-line robot programming from a CAD drawing running on a common 3-D CAD package. It explores the most suitable way to represent robot motion in a CAD drawing, how to automatically extract such motion data from the drawing, make the mapping of data from the virtual (CAD model) to the real environment and the process of automatic generation of robot paths/programs. In summary, this study aims to present a novel CAD-based robot programming system accessible to anyone with basic knowledge of CAD and robotics. Experiments on different manipulation tasks show the effectiveness and versatility of the proposed approach.     

机器人相机空间智能编程方法研究*

针对传统的示教编程方式存在操作复杂,效率低,危险性高等不足,严重限制了工业机器人的推广应用。基于自然的人机交互示教方式,提出了一种基于计算机视觉的相机空间工业机器人智能虚拟编程方法,本方法不需要实际操作示教盒和机器人本体,仅采用辅助示教工具在视觉相机空间示教就实现了工业机器人的虚拟编程。主要研究了实现该方案的关键技术即基于相机空间映射模型的视觉定位技术以及基于K-means聚类算法实现的相机空间映射关系自学习技术。最后,基于自主开发的机器人平台,开展基于相机空间的虚拟智能编程实验,验证了本文提出的相机空间工业机器人智能编程方法的可行性及正确性。     

青少年机器人足球比赛系统决策生成器的研究

概述了青少年机器人足球比赛的现状,指出了程序编制是制约青少年机器人足球比赛发展的重要问题.描述了青少年机器人足球比赛系统中的决策子系统的程序结构,分析了Mirosot 3Vs3青少年机器人足球比赛的特点.建立了决策模型和产生式推理模型,设定了决策生成器的功能,并基于栅格法实现了决策生成器的开发,给青少年提供了一个编制决策的可视化工具,解决了程序编写这一难题,有力地促进青少年机器人足球比赛的发展.     

Designing an API at an appropriate abstraction level for programming social robot applications

Whilst robots are increasingly being deployed as social agents, it is still difficult to program them to interact socially. To create usable tools for programming these robots, tool developers need to know what abstraction levels are appropriate for programming social robot applications. We explore this through the iterative design and evaluation of an API for programming social robots. The results show that high level primitives, with a close mapping to social interaction, are suitable for programming social robot applications. However, the abstraction level should not be so high that it takes away too much control from programmers. This has the potential to enable programmers to produce high quality social robot applications with less programming effort.     

CAD／CG在机器人离线编程中的应用

机器人离线编程是机器人应用的重要工具，它与ＣＡＤ／ＣＧ技术紧密相关，本文讨论ＣＡＤ／ＣＧ在我们开发的装配机器人离线编程系统ＡＲＰＳ中的应用，包括机器人世界的几何建模、运动位置的推理、碰撞检查和计算机动画。