工业机器人关节伺服模型辨识及其参数自整定

为解决工业机器人关节伺服系统控制器参数整定中的系统稳定性和整定耗时问题,提出一种基于伺服系统模型辨识的最大相位裕度参数整定方法。建立工业机器人关节伺服控制器速度环的理论模型;利用谱分析法对伺服系统速度环模型进行辨识,建立精确的数学模型;最后基于给定的相位裕度系数对关节伺服控制参数进行整定。通过搭建工业机器人实验平台,将基于伺服系统模型辨识的频域整定方法与基于理论模型的频域整定方法进行比较,实验结果显示：机器人末端在X方向的位置均方根误差降低了11.8%,在Y方向降低了26.2%,在Z方向降低了23.4%。结果验证了该方法在提高工业机器人末端执行器定位精度方面的可行性和有效性。     

基于免疫粒子群的机器人自抗扰控制器参数整定方法

针对利用经验试凑法或其他优化算法整定机器人自抗扰控制器参数,存在整定过程复杂、整定结果不是全局最优等缺陷,提出一种基于免疫粒子群融合算法的机器人自抗扰控制器参数整定方法。该方法将免疫算法的免疫信息处理机制引入粒子群算法结构中,解决了免疫算法优化过程繁杂冗长以及粒子群算法过早陷入局部最优的问题,实现了自抗扰控制器参数整定,快速找到全局最优解。MATLAB仿真结果表明：该方法提高了自抗扰控制器的响应速度和稳定性,适用于机器人自抗扰控制器参数的整定。     

电液比例位置控制系统的自整定模糊PID控制研究

对自整定模糊PID控制策略在电液比例位置控制系统上的应用进行研究.在介绍自整定模糊PID控制基本原理的基础上,通过实验比较该系统自整定模糊PID控制和PID控制对正弦信号的跟踪效果.结果表明,自整定模糊PID控制比PID控制有更好的精度和稳定性.     

基于激光工具的工件坐标标定系统设计

利用工业机器人末端的激光传感器检测工件的位姿时,为解决检测过程中的工件坐标标定问题,设计基于激光工具的工件坐标标定系统。主要原理为通过激光工具在工件的两相交直线上各获取2个数据点,进行标定运算后得到以交点为原点的工件坐标系。基于ABB工业机器人系统设计数据点获取程序与坐标运算程序。以IRB1410机器人为执行机构, IL-300传感器为激光工具, R-20 Radian激光跟踪仪为校验设备,搭建了调试与校验平台。结果表明：基于激光工具的工件坐标标定系统不仅结构简单且标定误差在一定范围内     

关于工业机器人标定方法的研究

机器人标定是国内外研究的热点,已成为机器人生产及使用过程中的重要工作之一。围绕机器人连杆参数标定、工具坐标系标定、机器人与其他设备之间的标定这3个方面进行了研究,从标定原理到具体方法应用,不同的标定对象标定方法不相同。提出了现有标定技术的不足和标定技术的发展趋势,为后续机器人标定技术的发展奠定了一定的基础。     

基于位置控制系统模糊自整定控制的Matlab仿真研究

为了提高数控机床位置控制系统的控制性能,以模糊控制理论为基础,运用Matlab构建了位置控制系统的模糊自整定控制器.仿真显示,自整定控制器比未经整定的控制器的控制性能更优.     

基于温度控制系统的模糊自整定PID算法设计

考虑到温度的控制特性,以及常规PID控制器参数整定方法不能获得满意控制性能的问题,提出了一种基于模糊自整定参数的PID算法.针对隶属度函数对模糊推理模型的精度影响和控制算法的特点,建立了模糊PID控制参数规则调整表.该方法不仅具有模糊控制的动态性能好、上升时间快和超调小的特点,而且具有PID控制器的鲁捧性好、动态跟踪品质高和稳态精度高的特性.结合实际的温度控制系统,对水的三相点、沸点以及水温进行了测试与控制,得到了实际控制的温度教据.     

基于LQR方法的交流伺服系统参数自整定方法

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统,基于开环辨识理论,利用增广递推最小二乘参数估计方法,实现对交流伺服系统单惯量模型转动惯量和阻尼的准确辨识。针对伺服系统位置环、速度环级联式闭环控制问题,建立交流伺服系统的数学模型,针对系统性能要求,引入位置环跟随误差及其积分作为新的状态变量构建系统状态空间模型。引入LQR(线性最优二次型调节器)计算系统最优反馈矩阵,根据反馈矩阵与控制器参数的对应关系实现控制器参数的自动整定。该整定方法建立了综合系统控制器参数和其时域性能的状态方程,整定目标直观,计算过程简单且计算量较小,在开放式实验平台上的实验结果也验证了该整定算法的可行性。     

基于S7-200 PLC的PID参数自整定方法

基于西门子S7-200 PLC的PID参数自整定功能及PID模拟量闭环控制器原理,结合工程实践,介绍了西门子S7-200 PLC在PID模拟量闭环控制器中的应用方法。论文分析了PID模拟量闭环控制器的控制特点及参数自整定规则,说明如何实现西门子S7-200 PLC的PID温度控制模块对PID模拟量闭环控制器的在线自整定和自调整,并通过V4.0版的编程软件STEP7-Micro/WIN进行实例仿真,介绍了S7-200 PLC的PID自整定参数的最优组合方法。     

基于改进克隆选择算法的自抗扰控制参数整定

针对自抗扰控制器参数多、整定困难的问题,提出了基于改进克隆选择算法的自抗扰参数优化整定方法。该算法通过在进化过程中采用了三层不同的变异进化策略,形成多策略混合协同进化机制,有效平衡了算法的全局探索与局部开发,较好克服了基本克隆选择算法容易陷入局部最优解以及算法后期收敛速度慢的不足。用经典的标准测试函数来检验所提出算法的可行性与有效性,实验结果表明该算法具有全局搜索能力强、稳定性好、收敛速度快、收敛精度高等优点。以时滞系统的自抗扰控制器参数优化整定进行仿真验证,结果表明经文中提出算法优化后的控制器具有更小的超调量、更快的调节时间及更高的控制精度。     

基于模板CAD模型的任意位姿注塑件抛光轨迹生成与重用方法研究

目的 提高注塑零件机器人抛光轨迹的生成效率和柔性。方法 以注塑件毛边抛光为对象,首先根据已知的模板CAD模型信息建立局部坐标系,并提取抛光特征线及抛光区域,通过等距截面法计算生成一系列加工轨迹点。为了提高抛光轨迹的生成效率,提出根据模型特征直接计算同类产品加工轨迹的方法,实现相似模型产品抛光轨迹的重用。然后,利用多线结构光技术快速测量当前位姿下的零件三维信息,通过三维点云匹配方法计算出任意当前位姿下的零件模型与模板CAD模型之间的转换关系。最后,结合手眼标定结果,计算出任意位姿零件的机器人抛光轨迹。结果 以注塑件毛边抛光为例,进行模拟仿真和实验验证,结果表明,文中提出的方法只需单次测量即可计算出待加工零件的抛光轨迹,避免了在线完整物体的重构,使得物体测量和轨迹计算效率得到显著提高。此外,通过点云匹配与手眼标定方法,可完成任意位姿零件抛光轨迹的计算。结论 文中提出的方法能够实现基于CAD模型的机器人抛光轨迹高效生成和重用,通过轨迹转换可实现任意位姿的轨迹计算,提高了机器人抛光轨迹生成的效率和柔性。     

机械手臂中心视觉自动校正方法研究

为了提高机械手臂的运动精度需进行工具中心校正,但是采用自动校正方法需要经过多次重复校正才能得到工具中心的近似坐标值,而且准确度受到操作者的经验与技术的影响。为此,提出利用数个不平行摆放且轴线交于一点的影像传感器,配合视觉伺服完成工具中心点校正。首先,通过机械手臂参考坐标系3个轴向影像位置信息,获取机械手臂与影像传器的坐标转换关系。其次,依次利用各个影像传感器位置信息产生移动向量,使工具中心以不同姿态到达轴线交点取得校正参考点坐标信息。最后,利用校正参考点坐标信息求出工具中心点坐标。验证结果表明,采用所提出的方法可以快速且自动进行机械手臂工具中心点的校正。     

虚拟TCP设置及其在机器人数字化编程与加工中的应用

数字化制造中,机器人加工装备在数字化空间中实现轨迹生成、优化和加工仿真,需要利用TCP坐标系对轨迹进行转换并实现与实际加工一致的轨迹运动仿真,提高加工精度。当机器人采用工件在手的作业方式时,其TCP坐标系和轨迹点同时处于机器人末端,无法驱动机器人运动。通过设置虚拟TCP坐标系并利用虚拟TCP坐标系与轨迹点重合的约束条件,统一工件在手和工具在手的轨迹转换方法。在运行轨迹点时,机器人的TCP坐标系依次与转换后的轨迹点重合,保证仿真过程与机器人实际加工过程的一致。通过设置多个虚拟TCP坐标系,可以对相同轨迹点进行复用,提高编程效率。为验证虚拟TCP坐标系设置的正确性,分别在机器人铣削和磨削加工的数字化空间中设置虚拟TCP坐标系,通过对实际产品的加工,验证了两个空间中轨迹运行的一致性。通过调整数字化空间中的虚拟TCP位置,其磨削精度可以达到0.15 mm。     

基于LabVIEW VDM的锁螺丝机器人控制系统设计

机器人的高可靠性、重复性及高速特点,极大地提高了自动化线的工作效率和智能化程度。利用基于PC机的Lab VIEW VDM机器视觉识别软件强大的运算能力,配合机器人视觉识别系统实现锁螺丝的连续工作。实践证明,该系统运行安全可靠。     

一种基于Delta结构的书法机器人的研制

针对目前市面上串联式书法机器人体积大,动作灵活性差、运行速度慢以及成本高等缺陷,研究一种基于Delta机器人的并联式书法机器人。该书法机器人将Delta作为机器人本体,使得书法机器人体积小巧,运动快速灵活,准确度更高。该机器人的毛笔夹持机构和纸张输送机构可实现自动换笔和输送纸张,提高了自动化程度。利用Inscape软件将所需要书写的汉字转换成相应的坐标代码,机器人读取坐标代码,通过基于单片机的控制系统驱动机器人进行书写,降低了工作量,提高了书写效率。     

加工中心换刀装置换刀位置的设置与高效率换刀方法的研究

CNC加工中心在加工过程中需要频繁换刀并设置换刀装置的换刀位置。换刀位置的设置和换刀方法的选择是加工中心加工中重要的操作内容,其精度和快速性将直接影响加工效率。为了提高加工中心的加工效率,从实用角度介绍了换刀点的设置方法和高效率换刀方法。     

轴承座自动加工控制系统的设计与实现

采用工序集中对轴承座工艺路线进行优化,并针对工艺装备系统提出了改造方案,即在原有FANUC数控系统基础之上,增加PLC、工业机器人系统,通过三者之间的两两通信,实现各控制单元的分工协作,以满足轴承座工件的输送、上下料及加工过程的全自动需求。经实际运行,该改造方案极大地降低了工人的劳动强度,具有较强的工程实际应用价值。     

基于五轴联动数控系统刀具半径补偿的研究

在深入研究平面刀具半径补偿原理的基础上,推导出了一种适合直线插补的二维刀具半径补偿通用公式,并结合空间变换原理,将三维空间内的刀位点投影到二维平面内,确定半径补偿方向,得出了三维空间刀具半径补偿的算法。