面向ABB IRB4600机器人的虚拟示教系统研究

针对当前工业机器人示教中,虚拟示教方式存在场景真实度低、灵活性差等问题,对工业机器人的虚拟示教进行了研究,应用虚拟现实技术,提出了一种面向ABB IRB4600系列机器人的虚拟示教设计方法。分析了ABB IRB4600机器人的运动学特性,进行了其正逆运动学的求解。参照真实示教器,进行了虚拟示教器的开发:利用正则表达式设计了RAPID语言解释器,对机器人的运动轨迹进行了规划,用于运动指令的解析。以真实机器人车间为例,进行了虚拟示教场景的搭建。研究结果表明:所开发的机器人虚拟示教系统在一定程度上弥补了当前工业机器人虚拟示教存在的不足,具有较高的灵活性、沉浸感强,用户可以方便地进行机器人的示教。     

基于任务参数加权的动态运动基元泛化方法

为了提高机器人示教学习的计算效率以及泛化性能,提出了一种基于任务参数加权的动态运动基元泛化的机器人示教学习模型,主要步骤如下：运用动态运动基元模型提取多次示教运动轨迹的特征参数;在新的任务参数下,运用提取的特征参数重构特征运动轨迹;以示教任务参数与新任务参数的近似程度对特征运动轨迹进行加权叠加,生成新的运动轨迹。在Kukaiiwa机器人上的实验表明,在新的任务场景下,所提方法能够快速有效地泛化出新的运动轨迹,与已有方法相比,在计算效率及示教任务参数附近的泛化性能上有了较大的提升。     

弧焊机器人图形仿真系统的研究

在Solid Edge平台上研制了弧焊机器人图形仿真系统。对机器人本体、变位机和被焊工件进行了实体几何造型，对机器人路径优化结果进行了实体模型动画仿真，能逼真地再现机器人运动的全过程并进行实时碰撞检测，在虚拟环境下离线示教了工作任务并通过转换模块生成机器人工作程序，通过RS232口下载到机器人控制柜。该仿真系统对机器人路径优化和离线编程系统的研究是一个实用的工具。     

基于增强现实的6自由度工业机器人示教研究

针对机器人离线编程效率低和交互性差的问题,提出了一种6自由度机器人增强现实示教系统。利用位置姿态跟踪系统采集手持式示教器的位置和姿态,以示教器位置和姿态作为输入,利用6自由度机器人逆运动学模型求解机器人各关节姿态,驱动虚拟机器人模型运动,使虚拟机器人末端执行器复现示教器路径和姿态;利用增强现实技术将6自由度虚拟机器人叠加到真实工作环境中,并通过检查虚拟机器人模型是否与真实工作环境存在干涉,实现对机器人的增强现实示教。研究结果表明:该系统可以准确地把虚拟机器人叠加到真实环境中,实时地跟踪示教器的位置和姿态,且具有良好的人机交互性。     

基于VC++与Open Inventor的工业机器人切割仿真系统设计

为了解决不具有离线编程功能的切割机器人对形状复杂的工件作业时,在线示教和调试的难题,开发了一套基于VC++与Open Inventor开发环境的工业机器人切割仿真系统。该仿真系统采用计算机图形学、虚拟现实、计算机编程等技术和方法,建立了六自由度工业机器人运动学、动力学、轨迹规划以及管件切割的仿真平台,并具有文件管理、参数输入、结果输出、图形显示等功能。利用KUKA KR16工业机器人,以管件切割为对象,进行了机器人切割的算法验证、三维图形显示与动画仿真。结果表明:该仿真系统能较好地满足交互性与实时性要求,验证了切割仿真系统的有效性。     

机器人视觉示教学习方法研究

针对机器人在非结构化环境的人机交互过程中环境感知与目标识别问题,提出一种基于视觉的机器人示教学习方法,机器人通过视觉感知人机交互过程中用户的单次示教获得任务操作技能。采用视觉系统捕获用户示教操作动作图像,通过图像处理与特征匹配算法SIFT提取目标对象特征。机器人复现阶段,识别出新任务环境中目标对象且向机器人输入其坐标位置。在Matlab仿真环境中模拟机器人经始末坐标逆解出机器人任务操作的运动轨迹,通过Barrett WAM机器人实验平台实现操作一组多孔积木的装配任务。研究结果表明:在单次示教与极少的环境先验知识的情况下,机器人能够学习到用户的顺序任务操作技能,并且在视觉范围内有较好的泛化能力。     

基于离线编程技术的工业机器人绘图系统研究

针对工业机器人绘图工作站现场编程绘图过程中示教点过多造成的耗时过长和示教精度不足的问题,提出了一种利用离线编程软件RobotStudio完成图形轨迹编程和调试的方案。利用RobotStudio软件将三维模型导入进行机器人工作站的布局,完成图形轨迹的创建、轨迹程序的上传以及程序调试,并现场编程示教机器人动作关键点,最终完成机器人绘图。实验表明,该方案可有效缩短绘图编程调试时间,提高绘图的精确性。     

ABB新型HMI使机器人操控简便直观

ABB最新方便易用的HMI将智能手机操作逻辑引入机器人控制系统,并提供用于信息显示和应用程序监控的图形组件。ABB生产屏幕将智能手机的操作逻辑引入机器人操控终端FlexPendant。新的软件包使用图形对象,即各类图形组件来执行机器人监控功能。如果预设组件不能满足要求,用户也可利用ABBScreenMaker或MicrosoftVisualStudio等第三方软件目行定制图形部件。ABB产品经理DerLoewgren说：“生产屏幕可以将示教器FlexPendant变成智能手机般易用的机器人操控终端。”     

直接示教机器人全数字控制系统设计

针对机器人示教盒示教效率低、操作烦琐这一现状,提出一种基于力矩控制的直接示教方法。通过实时计算并补偿机械臂自重和摩擦力所产生的关节力矩,使得对机械臂的示教更为灵活、轻便。为降低机器人系统的成本,设计了适用于以直流伺服电机作为关节电机的,集控制和驱动为一体的机器人全数字控制器,并进行了样机试验,验证了本方案的有效性。     

面向直接示教的机器人零力控制

提出基于力矩控制的零力控制方法应用于机器人直接示教。针对机器人连杆重力矩和关节摩擦力矩难以直接建模计算,分析机器人关节力矩与连杆自重、关节位姿、负载大小、库仑摩擦力、黏滞摩擦力等因素的关系,提出基于自测量的重力矩及摩擦力矩计算方案,并给出重力矩、摩擦力矩求解所需参数的具体测量方案。在自行研制的直流电动机驱动机器人样机上验证所研究补偿算法,力矩补偿效果明显。与现有基于位置控制的零力控制方法相比,该方法无需多维力传感器,系统简洁、成本低、示教灵活,为各类运动轨迹复杂的机器人示教开辟了新途径。     

一种水下机器人的水面平台控制系统设计

针对水下机器人进行水下检测时的实时控制和监控问题,对水下机器人的推进器结构、运动方式、通讯方式、机体状态显示方式、运动控制方法等方面进行了研究,对水下机器人实现高效水下检测所需的各功能需求进行了归纳,提出了一种基于Lab VIEW的ROV水下机器人的水面平台控制系统,利用实验水池对水下机器人的人机交互界面和摄像头拍摄图像进行了测试。研究结果表明,该系统能实时监测水下机器人的各项性能数据,能够实现通讯连接、机体状态显示、运动控制等多项功能,实时控制响应迅速,实时监控效果好。     

视觉引导下机器人任意轨迹跟踪试验研究

建立一种实用的视觉引导下的工业机器人对一般形状、任意轨迹运动物体的跟踪系统。视觉系统采用合作目标识别的方法从图像中提取出目标物体,基于直接线性变换方法实时计算得到运动物体的位置信息。利用机器人关节空间的路径规划和路径修正命令实现对物体跟踪。     

基于触屏控制的遥操作排爆机器人设计

针对传统排爆机器人行走机构的缺陷,设计了一种轮摆履复合的排爆机器人。基于Beckhoff控制器和Elmo驱动器实现了机器人的运动控制系统。通过设计通信系统、图像实时传输系统和虚拟机器人交互系统,实现了机器人的遥操作,并结合各子模块开发了一整套基于触摸屏的控制软件。实验证明该排爆机器人移动性能好,触控软件操作方便,交互性好。     

基于虚拟仪器技术的机器人视觉伺服研究

以分布式系统的原理为结构框架,将四自由度机器人系统和实时图像采集系统有机结合,构成了基于虚拟仪器技术的分布式机器人视觉伺服系统。在推导视觉伺服机器人系统的图像雅克比矩阵的基础上,用LabVIEW语言编写了基于逆模型的控制算法等软件模块,实现了对目标二维运动的跟踪,最后给出了实验结果:采用简单的模糊控制算法,对于100个像素的阶跃激励,系统可在3 s内实现跟踪。     

小型轮履腿复合式机器人设计及运动特性分析

针对在室内外环境下对小型移动机器人的运动要求,综合轮式、履带式和腿式运动机构的优点,研制开发了一种多运动模式的小型轮履腿复合式移动机器人。该机器人可以进行轮式高速运动、履带或腿式越障等多种模式的运动。对其运动特性、越障性能、自动复位功能进行了详细的分析。采用的嵌入式控制系统保证了机器人功耗低、可靠性好、实时性高的控制要求。试验表明,这种移动机器人运动灵活,具有很好的环境适应性和较高的越障能力。     

室内自主移动机器人系统设计

提出了一种室内自主移动机器人系统设计方案,以代替人完成家务劳动、物品搬运及资料传递等任务。该系统以先验地图信息为基础,结合传感器所采集的信息建立相应的环境模型,使机器人能够自主完成最短路径规划、障碍检测和运动控制等功能。机器人的行进速度和角度数据通过无线芯片nRF24L01实时传送给上位机进行分析处理,分析后再将控制指令反馈给机器人执行,以调整机器人的运动姿态。仿真测试表明:所设计的系统稳定可靠、实现了预期的设计目标。     

An event-based,robot-served flexible manufacturing cell modeller

The development is described of a flexible manufacturing cell (FMC) programming and simulation system called FMCPS, which generates robot programs for a 6-DOF industrial robot. The development of FMCPS is based on an FMC that is being developed at UMIST. The cell consists of a Fanuc 600 ARCmate industrial robot, a Takisawa MAC V3 CNC machining centre and an MHP MT-50 CNC turning centre. The software has been developed on a SUN 4/110 workstation running under the UNIX operating system, using three-dimensional SUNCORE interactive graphics and SUNVIEW window systems. An event-oriented robot-programming method is used in the FMCPS. This method divides the robot tasks into different events. The user needs to define the points of the robot gripper route and the corresponding data for each event. The Cartesian coordinates of the points in the robot gripper paths are then transformed to the six robot joint angles by a variant inverse kinematics iteration method. These robot joint angles are used in the simulation model which generates robot programs suitable for the Fanuc robot. A three-dimensional, wire-frame-based graphical model is used for simulation. The user can observe the simultaneous animation of the robot movement, and display machine tool paths in separate graphics windows on the screen simultaneously. The various activities in the cell are simulated in pseudo-parallel mode by taking advantage of the multi-tasking and piping features of UNIX. At the end of a simulation exercise, the user is provided with the facility to obtain a performance report for the FMC which gives information on total operation time and on robot and machine utilisation, in addition to the robot program.     

基于SVG/AJAX/Internet的电厂运行监视系统

为了解决电厂运行监视系统的运行状态和监视指标的实时性和便利性问题,提出了一种利用AJAX技术实现系统的Web发布方案,以SVG作为图形系统的Web发布和显示格式,采用以AJAX技术为核心的异步通信机制,有效解决了信息实时动态刷新问题.实际应用表明,采用该方法实现的热电厂监控系统具有节省网络带宽、减少传输时延、页面更新无...     

基于多帧差分与自适应技术的运动目标检测方法研究

提出了动态环境下适用于移动机器人视觉导航的运动目标检测方法,将多帧差分与自适应背景剪除技术相结合,考虑了背景的运动变化和对移动机器人的运动进行了补偿,优化了图像采集频率和摄像机运动速度之间的参数,并选取相应的最优帧数进行差分。该方法获得了准确、完整的检测结果,提高了检测的实时性,可用于视觉导航的智能移动机器人系统。     

基于单片机及传感器的浮渣铲除机器人的设计

基于单片机及多种传感器,完成浮渣铲除工业机器人的制作。单片机作为系统检测和控制的核心,实现对机器人的智能控制。通过超声测距传感器来探测外部环境信息,检测轨道上障碍物浇铸盒的到来,信息反馈给微处理器发出控制指令,控制浮渣铲除机器人的运动,并能实时显示机器人各关节位置。