基于Web的工业机器人3D虚拟动态监控系统

针对由Co De Sys Soft Motion控制的六自由度工业机器人,设计了一种基于OPC标准协议和Web技术的工业机器人3D(三维)虚拟动态监控系统。基于.NET平台的Windows窗体应用程序框架和My SQL数据库,采用C#语言设计了工业机器人监控客户端程序;通过Co De Sys OPC服务器配置工业机器人各关节角和运动状态为数据项,采用Web GL技术和three.js框架建立了六自由度工业机器人Web3D模型,基于机器人运动学设计了工业机器人3D动态网页。实现了工业机器人关节角和状态数据传输和存储,以及基于Web的工业机器人3D虚拟动态监控功能。     

骨科虚拟手术仿真系统研究

基于软件平台JAVA3D和VTK开发出了正骨机器人虚拟手术仿真系统.论述了仿真系统体系结构和主要功能;分析了虚拟手术仿真目标的实现策略;给出了主从操作和并联主手监控实验的仿真结果.结果表明,该仿真系统结构合理可靠,构建的虚拟环境和仿真算法可逼真地演示机器人系统的手术过程.     

面向排爆机器人的虚拟仿真训练系统设计与实现

针对排爆机器人使用和训练的需求,设计并实现了一套排爆机器人虚拟仿真训练系统.首先分析了排爆机器人的常见结构,针对一种通用结构设计的排爆机器人设计了仿真训练系统的结构,并对仿真系统的几何建模、运动模型和碰撞检测进行了分析,最后实现了排爆机器人虚拟仿真训练系统.该系统使操作手能够熟悉并掌握排爆机器人的操作.     

虚拟包装企业的概念和构建

给出虚拟包装企业和虚拟包装模型的概念,讨论了虚拟包装企业的构建形式,分析了虚拟包裝企业中虚拟设计运行、虚拟包装模型运行和包装生产虚拟运行方式等.     

机器人双臂建模与击掌碰撞虚拟样机仿真

碰撞是仿人机器人研究的难点.今设计了5自由度仿人机器人上肢体,并且基于雅克比矩阵建立了速度运动学模型;基于拉格朗日能量函数法,建立了动力学模型;采用广义非线性等效弹簧阻尼模型,建立了碰撞动力学模型.参照人体特性,搭建了ADAMS虚拟样机仿真平台,进行了上肢体击掌动作仿真实验,开展了不同刚度系数值下的手部接触碰撞仿真.实验曲线表明动作仿人,角速度曲线满足正弦曲线形态;碰撞中,肘关节所受力矩最大;缓冲后,腕关节所受力矩大于肘关节.证明碰撞仿真平台有效,碰撞时应采用较小的仿真步长.     

先进设计技术平台与包装机械虚拟样机

目的研究先进设计技术平台的构成、包装机械虚拟样机的开发过程。方法采用先进设计技术与工具,规划平台建设方案,建设数字设计、数字仿真、数字测量、数字制造等4个模块构成的先进设计技术平台,制定设计型教学实践项目7个、综合型教学实践项目4个、自主型教学实践项目3个。结合实际研究课题,以打包机上砖装置为例,通过方案设计与3D建模,虚拟样机机构与运动建模,虚拟样机仿真求解,虚拟样机仿真优化等4个步骤,完成虚拟样机开发,并投入实际生产。结果先进设计技术平台在数字设计与仿真、数字测量与制造等2个方面能有效地支持教学和科研。结论平台能够训练研究生掌握先进设计技术与工具,培养其产品创新思维和创新能力。虚拟样机是促进产品创新的有效技术与方法,能提高产品开发质量、缩短产品开发周期。     

碰撞检测在大型虚拟场景中的应用

为了达到虚拟机器人在场景中漫游,要求实时地检测机器人与建筑物之间的碰撞.针对这种检测对于干涉精度要求不高,而对实时性要求较高的特点,采用假想长方体代替复杂物体进行OBB包围盒的计算方法,大大简化了计算复杂度.变化的虚拟场景,需要时刻更新包围盒,来判断机器人与环境物体是否碰撞.为了提高实时性,采取以下措施:只更新位置发生变化的物体的包围盒,静止物体的包围盒只做一次计算;找出与机器人距离最近的物体,只检测该物体与机器人是否碰撞,其他物体不进行检测.以上措施提高了计算速度,增强了检测的实时性.     

网络虚拟实验室的设计与实现

虚拟实验室的目标就是给学生提供一个与真实实验室相同的虚拟实验环境。学生通过网络可以随时随地在虚拟实验平台上作各种不同的实验,通过各种在线工具来设计实验步骤,收集和分析实验数据。本文给出了实现虚拟实验室的原理和技术,并对如何建立虚拟实验平台和虚拟元件库进行了详细的描述。     

虚拟生产环境中的实时碰撞检验技术

针对由机床、机器人等成百上千个物体构成的虚拟生产环境澡的实时碰撞检验问题，提出了一个由数据结构支持的层次化紧符合碰撞检验算法，解决了含凹多面体的、复杂障碍空间中多移动物体的碰撞检验问题，算法能够自动报告将要发生和已经发生的几何接触，并精确检测出两个移动物体的最小欧氏空间距离和最大干涉量，它们是计算干涉力和机器人运动规划中罚函数的重要参数，算法能够快速收敛且鲁棒性好。     

基于虚拟样机技术月球机器人运动仿真

采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计,动力学建模,控制,可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境,对月球机器人的静力学,运动学以及动力学进行仿真研究,为月球机器人结构参数,动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所。     

多自由度包装机器人人机交互控制方法

目的 为了在人机交互内容和形式复杂度较高,深度信息获取较为困难的背景下,解决多自由度包装机器人控制存在的控制鲁棒性较差问题,提出新的多自由度包装机器人人机交互控制方法.方法 利用Kinect传感器获取多自由度包装机器人信息,并以此为基础,通过信息熵方法计算人机交互复杂度,构建相应的人机交互控制体系,基于拉格朗日方程建立人机交互动力学模型,完成多自由度包装机器人人机交互信息深度获取;采用自适应模糊控制器控制多自由度包装机器人人机交互流程与界面,实现多自由度包装机器人人机交互的控制.选样六自由度包装机器人为实验对象,确定最佳自由参数,进行人工交互控制仿真实验.结果 实验结果显示,仿真实验中的多自由度包装机器人动作完成率平均值为89.6％,平均包装时间为1.542 min,控制鲁棒性较佳.结论 该控制方法大大提高了机器人控制的鲁棒性,有效提升了包装机器人的包装效率.     

挖掘机器人轨迹的模糊CMAC神经网络控制

在对挖掘机器人工作装置动力学分析的基础上,为克服多变量、强耦合及负载扰动对轨迹控制系统的影响,提出了模糊CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法,使神经网络逼近挖掘机器人工作装置逆动力学模型,很好地解决了轨迹控制的问题.利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该控制方法具有较高的控制精度和鲁棒性,满足挖掘机器人轨迹控制的要求.     

基于模糊控制的足球机器人底层动作优化

 足球机器人是集成视觉技术、通讯技术、伺服控制技术、决策对象等多种技术的综合系统,是当前人工智能和机器人领域的研究热点之一． 根据足球机器人的运动学模型,考虑到系统的时滞性、非线性等特点,提出模糊控制并优化机器人底层动作的方法． 详细介绍了足球机器人模糊控制系统的设计过程,并通过仿真验证了该方法的可行性．     

一类蛇形机器人系统的运动学分析

针对复杂、人力所不能及的作业环境，提出一种仿蛇类生物的蛇形机器人，这种多关节机器人采取了自然界中蛇的形体及运动特点，通过各部分协调运动从而实现机器人的整体运动。分析了机器人运动学模型，建立其运动学方程，并对机器人控制过程中的奇异状态问题进行了讨论。     

Framework on robotic percussive riveting for aircraft assembly automation

Presented in this paper is a framework for the implementation of a robotic percussive riveting system, a new robot application for aircraft assembly. It is shown here that a successful robot application to the automation of a process requires in-depth research of the process and the interaction with the robot. For this purpose, a process planning-driven approach is proposed to guide a robot application research.Atypical process planning will involve a list of
key considerations including: process sequence, process parameters, process tooling, and process control. Through this list, a number of key research issues are identified for robotic percussive riveting, such as rivet pattern planning,rivet time determination, rivet tooling design and rivet insertion control. The detailed research on these issues has effectively created know-how for the successful implementation of our robotic percussive riveting system.     

基于视觉足球机器人无线通讯子系统的设计

 机器人足球是集成视觉技术、通讯技术、侍服控制技术、决策对象等多种技术的综合系统,是当前人工智能和机器人领域的研究热点之一．在简要介绍机器人足球系统架构基础上,针对其通讯子系统提出了设计与实现方案,采用蓝牙核心技术的NRF401无线通讯芯片与双MCU的接收电路设计,为系统提供了高效可靠的通讯平台．     

基于多基站激光跟踪仪的机器人位姿精度测试方法

针对机器人末端位姿精度测试的需求,提出了基于多基站激光跟踪仪的测试方法.该方法采用三靶球测量方案,通过非线性最小二乘法求解转站参数,并融合多基站测量数据实现机器人末端位姿精度的测试.通过直线导轨和转台标准器对该方法的测试效果进行实验验证,结果显示相对于单基站激光跟踪仪的测试方法,三基站测量的定位精度提升了38.5％,定...     

智能写字机器人机构与递阶控制系统设计

设计了6自由度转动关节机器人机构.基于坐标变换,建立运动学模型.三级递阶控制的组织级采用PC机.利用视觉获取字符图像,通过网格化得到字符点阵.通过计算脊信息,得到笔画.利用笔画中心点的聚类分析确定书写顺序.协调级采用MSP430单片机实现通讯和多舵机协调运动.执行级基于舵机实现关节的位置闭环控制.在自主开发的样机上,开展了写字实验,验证了设计的有效性.     

基于激光跟踪仪的协作机器人标定算法与实验研究

为了提高机器人末端绝对定位精度,提出了一种基于激光跟踪仪测量的机器人几何参数标定方法,对协作机器人的参数误差进行辨识和补偿.为了避免机械臂相邻两个轴平行时会出现奇异性的情况,采用了MDH参数法建立误差模型;为了把测量数据定义在同一坐标轴上,结合了机器人工具坐标系转换(靶球中心点相对于机器人末端坐标系的平移变换);进而用...     

航空发动机叶片检测机器人的设计与控制研究

针对航空发动机内部空间狭窄难以进行人工检修,以及传统连续体机器人承载能力弱等问题,设计了一种用于航空发动机叶片检测的机器人。机器人主体由多节关节臂组成,关节臂通过万向节连接,由绳驱动;在机器人末端安装连续体。为了提高机器人末端位置精度,开展了闭环控制器的设计和研究。建立了关节臂运动学模型,推导了驱动绳绳长变化量的计算公式,介绍了将惯导传感器读数转换为关节角的方法。采用卡尔曼滤波器以减小测量噪声,得到关节角的最佳估计值,并将其作为反馈量。基于多维泰勒网优化控制（multi-dimensional Taylor network optimal control,MTNOC）设计了闭环控制器,分析了MTNOC控制器的特点及优势,并通过仿真和实验来验证MTNOC控制器的有效性。结果表明,卡尔曼滤波器能有效减小测量噪声;MTNOC控制器比PID控制器具有更好的适应性和动态特性,使关节臂在状态变化较大的瞬间也具有较快的响应速度。在MTNOC控制器的控制下,叶片检测机器人的末端位置精度得到提高,从而提高了航空发动机叶片检测结果的准确性和可靠性。