基于形状匹配的装配定位方法

机器人要完成零件的准确抓取,关键问题之一是需知道零件的精确位置。传统的机器人抓取零件多采用的是示教编程方法,当装配区零件的摆放位置发生改变,需重新编制控制程序,缺乏一定的柔性。为改善装配机器人的零件定位,出现了各种各样的定位方法,其中基于视觉的定位方法应用广泛。为此,本文引入了基于形状匹配的装配定位方法。首先,标定了机器视觉系统的相机变形,并将其应用到图像采集中;其次,通过图像金字塔的搜索策略和最小二乘法的优化方法,实现了形状匹配的亚像素定位。最后,由5个零件的装配实验,验证了定位方法具有较好的实时性和识别率。     

微装配机器人系统

研制一种具备多操作手协调工作的微装配机器人系统,该系统包括两个4自由度的主微操作手和一个3自由度的辅助微操作手,并采用双光路正交显微视觉作为获取机器人和微对象的位姿与环境信息的主要手段.为适应不同形状和材质微目标的操作需要,分别设计真空和压电陶瓷两类微夹钳,以微夹钳工作原理分析为基础,给出微夹钳的控制依据.就显微图像获取和视觉伺服等问题进行研究,包括基于维纳滤波的模糊图像逆滤波器复原,基于图像分析的显微镜自动调焦,以及基于距离和角度图像特征的显微视觉伺服控制等.以人机交互的半自主方式控制机器人进行微装配作业.装配结果表明,系统工作可靠,能够完成具有复杂工艺要求的微装配任务,目前微零件最小装配精度可达30 μm.     

基于CMAC神经网络的机器人平面视觉跟踪

在手眼关系及摄像机模型完全未知的情况下,建立了眼在手上机器人平面视觉跟踪问题的非线性视觉映射模型,将图像特征空间和机器人工作空间紧密地联系起来。在此基础上,为将视觉跟踪问题转化为图像特征空间中的定位问题,设计了基于CMAC神经网络的视觉跟踪控制方案,并与PD控制器相并联构成视觉反馈控制。仿真结果表明该算法能完全消除稳态跟踪误差,具有很强的环境适应性,算法简单,易于实时实现。     

自动装配作业位置误差补偿技术

使用工业机器人将一个零件(称为装配零件)装到另一个零件(称为被装零件)上时,只要两个零件的位置关系始终保持固定,就能顺利、准确地把这两个零件装配在一起。但实际上,抓握机构中的装配零件的状态位置和被装零件的安置位置,总会存在一定的误差。所以,在设计装配作业机器人时必须采取一些措施才能保证装配作业顺利进行。 装配技术大体上可分为两种:一种是将一个零件装到另一个零件的孔中,称为嵌装技术;另一种是将一个零件安置到另一个零件上,称为搭置技术。下面介绍近年来日本在这两种装配方法方面公布的位置误差补偿专利技术。 一、嵌装技…     

基于视觉的组合式机器人轴孔装配平台与实验研究

搭建了基于视觉的五自由度组合式机器人装配平台,开展了轴孔装配的实验研究,使用视觉传感器进行孔类零件定位,由机器人装配平台完成自动插轴入孔装配作业。首先,使用Open CV进行摄像机的标定、圆孔轮廓检测;然后,根据装配平台的机械结构和运动特点,改变孔类零件的中心位置,进行插装作业;最后,对多次装配实验研究结果进行分析。结果表明,在机器人平台上的装配误差在0.5mm范围内。     

基于工业机器人与机器视觉的红外传感器装配系统设计北大核心

针对红外传感器装配过程存在工件位置不准确等问题,设计了基于视觉定位技术的红外传感器自动装配系统。机械结构由工业机器人、供料单元、输送单元、视觉检测单元、快换工具单元和机器人第七轴等组成;利用视觉系统识别传感器端盖的位置和角度,并将结果换算到机器人世界坐标系,使机器人能够准确抓取到工件;搭建了基于以太网通信的PLC控制系统,完成红外传感器各零件的出料、输送、抓取及自动装配控制。实验表明,所设计的系统自动化程度高,运行可靠,具有较高的推广应用价值。     

机器人装配视觉定位应用研究

为解决机器人装配的自动定位问题,将视觉定位技术应用到直角坐标型机器人设计成手机镜头（由LENS、BARREL部件构成）机器人装配设备中,开展了机器人装配设备视觉定位设计分析,以获取镜头LENS、BARREL部件在各个位置下的图像,通过模板匹配方法确定了LENS、BARREL部件中心的坐标值,建立了LENS、BARREL部件之间装配位置关系,提出了基于视觉定位的手机镜头机器人装配方法。在LENS、BARREL部件之间位置的一致性上对视觉定位技术进行了评价,并进行了手机镜头同一对位置下的镜头装配试验。研究结果表明,视觉定位实验为进一步研制手机镜头机器人装配设备奠定了重要基础。     

基于机器视觉的机器人装配工作站系统设计与研究

针对传统人工装配存在的问题,以工业六轴机器人的第一关节模型装配为例,分析了其各零件的外形尺寸特点以及零件间的相互装配关系,设计了一种基于机器视觉识别和PLC控制的自动装配生产线,完成了自动化装配线的PLC、人机界面控制系统的开发与运行调试。结果满足生产工艺要求。     

基于机器视觉的自动化装配系统设计

为了加快中国产业升级,机器视觉和工业机器人是改变手工装配模式的重要手段。机器视觉作为一种用于识别物体、从数字图像中提取和分析物体信息的技术,已被广泛应用于工业生产中。为了进一步推动机器视觉应用于自动化装配系统,文章提出与机器视觉系统相结合的自动装配系统的原型。在机器视觉系统中,开发一系列定位算法,并用图像校准以获得机器人拾取和放置过程的正确坐标。测试表明,系统能够正确检测和识别装配空间的形状和方向,从而实现零件的拾取和放置过程。     

双机器人视觉协调装配零件系统研究

为了提高工业生产的柔性和自动化控制程度,在传统的零件装配系统中引入视觉注意思想和协调控制方式。使用基于直方图对比的方法生成显著图,用固定阈值优化法进行二值化,利用最小外接矩形抽取出零件,通过特征提取和匹配识别出零件,用于指导工业机器人抓取,结合两台工业机器人主从式协调控制方式,完成零件装配任务。在自主开发的平台上进行实验,结果表明了所提出的方法能够快速地识别和定位出目标零件并且在仿真平台上成功地模拟了零件协调装配的整个过程。     

操作机器人轴孔装配的行为动力学控制策略

将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人轴孔装配中。把轴孔装配过程分为趋向装配目标阶段和装配阶段。在趋向装配目标阶段,分别建立趋向装配目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整体的竞争动力学模型;在装配阶段,建立末端执行器姿态调整动力学模型,并推导了侧向误差计算公式;在整个装配过程,利用宏/微平台和视觉/力觉伺服,对轴进行位姿调整,使其满足装配条件。仿真和试验结果表明:在行为动力学方程的控制下,末端执行器在避开障碍物的同时,安全有效地到达装配目标点,顺利完成轴孔装配,证明方法的有效性。     

基于视觉装配的专用机器人系统研究

针对多轴孔类的零件,为提高装配质量和减少对人工技能的依赖,设计制造了基于视觉装配、采用主动柔顺的方法保证零件之间正确装配关系的专用机器人系统,并对该机器人的总体设计、并联手腕设计、在线无接触测量、西门子专用数控系统的二次开发等研究进行了介绍。     

基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法

当前大型星载设备的安装采用人工操作机械臂的方式完成。由于星载设备昂贵,装配过程在半封闭非直视条件下进行,需要多人进行人工观察与口令调整,耗费数小时,装配效率低下。为提升装配效率,实现装配过程的智能化与精准化,提出一种基于机器人与视觉引导的星载设备智能装配方法。采用机器学习与双目视觉实现装配体之间的精确位置测量;通过机器人手眼标定完成视觉空间到机器人空间的运动映射;综合分析装配路径的干涉状况,对装配路径进行机器人运动规划;最后通过虚拟现实技术实现装配过程的可视化。整个装配过程可自动完成,装配时间缩短在若干分钟以内。进行了卫星与星载设备的模型装配试验,结果表明装配误差小于0.3 mm,验证了所提方法的有效性。     

基子视觉装配的专用机器人系统研究

针对多轴孔类的零件，为提高装配质量和减少对人工技能的依赖，设计制造了基于视觉装配、采用主动柔顺的方法保证零件之间正确装配关系的专用机器人系统，并对该机器人的总体设计、并联手腕设计、在线无接触测量、西门子专用数控系统的二次开发等研究进行了介绍。     

一种用于多轴孔装配的机器人系统研究

针对生产实践中的特殊零件．对机器人总体设计并联手腕设计、在线无接触测量、西门子专用数控系统的二次开发等进行了研究。该机器人基于视觉装配．失用主动柔顺的方法保证零件之间的正确装配关系，有效地提高了装配质量和减少了对人工技能的依赖。     

产品装配的自动化柔性化探讨

分析了装配作业中零件供给、产品运送、装配三个基本组成部分,并对与装配过程有关的机器人的作用、人的地位、产品设计等问题作了讨论。     

基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计

提出一种基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计方法。分析二维多工位装配尺寸偏差传递关系,建立由定位销和零件定位孔(槽)公差引起夹具定位偏差的偏差流状态空间模型。采用数论网格方法对定位销和零件定位孔(槽)公差进行采样,将得到的公差样本代入夹具定位偏差模型,求得夹具定位偏差样本空间,将夹具定位偏差作为状态空间模型的输入偏差,提出基于状态空间模型的二维多工位装配成功率计算方法。继而应用Taguchi正交试验直观分析方法,分析得到影响装配成功率的主要因素即夹具系统定位销副关键公差,运用回归正交组合设计拟合得到二维多工位装配成功率与夹具系统定位销副关键公差的响应面模型。以定位销、零件定位孔(槽)制造成本所构成的装配成本最小化为目标,二维多工位装配成功率为约束,建立二维多工位装配夹具系统定位销和零件定位孔(槽)公差可行稳健设计模型。以汽车车身地板二维三工位装配为例,建立其公差可行稳健设计模型并对该模型进行计算与分析,结果表明在装配成本增幅较小的情况下,采用稳健约束后可显著提高公差设计的可行稳健性。该方法为二维多工位装配夹具系统公差稳健设计提供了一种新途径。     

基于物联网的智能无人生产线系统研究

传统的人工生产线效率较低,无法适应大规模工业生产需求。鉴于此,提出了一种基于物联网的射频识别与机器视觉相结合的智能无人生产线系统。该系统以射频识别(RFID)为技术基础,通过识别零件上的标签来实现控制和管理,以空间坐标系化的算法使机器人自动装配,基于深度学习的机器视觉算法实现零件装配成功率检测,通过相机拍摄的大量装配照片形成数据集,搭建并训练神经网络模型进行检测。生产线各部分通过局域网连接,从而实现生产线的无人化和智能化作业。     

直角坐标机器人的设计研究

直角坐标机器人具有稳定可靠、控制精密、编程控制方式简单等特点,常应用于零件的雕刻、搬运、焊接、喷码、装配等场合,同时还是数控机床和3D打印机等机密加工设备的基础构架。研究设计了一种三自由度龙门式直角坐标机器人,对其机械结构和控制系统做了设计和优化,其执行机构末端通过X、Y、Z三轴正交方向的直线运动,能够精确定位到范围空间中的任一点,实现了机器末端在机构的空间的精确定位。     

微颗粒的三维空间跨尺度装配方法

针对微颗粒空间装配的问题,以外径为十几微米的微颗粒与外径为几百微米的柱腔装配为研究对象,开展微颗粒空间跨尺度装配方法研究。首先,针对微颗粒受到基底表面作用力影响不易被拾取与释放的问题,分析了微颗粒的受力情况,设计了真空吸附式微夹持器用于微颗粒的拾取与释放;然后,针对由于微颗粒与柱腔的尺寸跨度大,很难实现装配过程中二者空间位置实时监测的问题,设计了具有多维视觉监测功能的微装配机器人并且建立了多维视觉监测模型,实现微颗粒与柱腔装配过程的在线监测;最后,提出了基于多维视觉监测模型的微颗粒与柱腔空间半自动装配方法。实验结果证明了所提方法的有效性,并且实现了将外径为20μm的微颗粒放入外径为200μm的柱腔内的目标。该方法适用于微机电系统制造中微颗粒的三维空间装配。