变插值周期五次多项式机器人关节空间规划

为了控制机器人平稳、精确地到达示教点,对机器人关节空间五次多项式插值函数进行了研究,提出了变插值周期的插值方法。将该插值算法应用于四自由度工业机器人,建立了基于D-H(Denavit-Hartenberg)坐标系的正逆运动学方程,并在运动控制系统中实现算法。通过示教得到始末点位姿,调用算法程序控制机器人到达示教终点。采集各轴编码器反馈脉冲值并计算得到各轴频率和加速度曲线,使用加速度传感器和百分表分别测试末端执行器运动速度和机器人的重复定位精度。试验结果表明:各轴频率和加速度曲线符合五次多项式函数速度、加速度曲线变化趋势,末端执行器速度变化连续,机器人运行平稳,重复定位精度为0.01mm。     

基于Kriging模型的工业机器人定位精度补偿方法

定位精度是影响工业机器人性能的重要指标之一。为提高工业机器人的绝对定位精度,本文提出一种基于Kriging模型的定位精度补偿方法。根据工业机器人末端的名义位置和实际位置,计算不同点处的定位误差,并建立名义位置与定位误差之间的Kriging模型。然后,采用建立的Kriging模型,预测工业机器人在不同位置的定位误差,从而对工业机器人进行定位精度补偿。最后,利用KUKA KR150-2型机器人,结合该机器人位姿误差模型对提出的定位精度补偿方法进行验证。结果表明,补偿后工业机器人的绝对定位精度得到有效改善,其最大定位误差从1.989 4 mm降为0.008 4 mm,证明了本方法的可行性和有效性。     

机械系研制微机分级控制示教再现式工业机器人成功

一九八六年十二月二十四日由四川省科委主持,聘请了同行专家、教授对我校最近研制的工业机器人进行了技术鉴定。这台被命名为PBIR—Ⅱ型的工业机器人属中型、点位控制运行方式。它由手部、腕部、臂部、立柱和底座等机械部分和两级微机控制系统组成。机器人的液压系统驱动电液伺服阀控制的油缸可实现大臂俯仰、回转、伸缩、手腕旋转和手腕摆动等五个自由度的运动。由两级微机和增量式光电轴角编码器实现对机器人的闭环控制。作为轴处理     

基于PUMA机器人的视觉伺服控制实验研究

为解决在视觉伺服过程中存在定位精度低、伺服速度慢的问题 ,给出了一个基于图像特征的机器人视觉伺服控制方法 ,实现了机器人“手 -眼”协调视觉伺服控制 .通过适当的选取图像特征 ,实现了摄像机工作空间运动目标跟踪的视觉伺服任务 ,并采用扩展卡尔曼滤波控制方法完成机器人视觉伺服控制 .同时通过抓取目标物体进行计算机仿真及模拟实验 ,给出了实验数据 .经过比较可以看出 ,运用此方法提高了定位精度及伺服速度     

基于改进粒子群算法的机器人几何参数标定研究

为了提高机器人末端绝对定位精度,提出了基于改进粒子群算法(IPSO)的机器人几何参数标定方法.首先,为避免当机器人相邻两轴线平行或接近平行时,模型存在奇异性,建立了串联机器人MDH模型;其次,针对机器人几何参数标定特点,提出用改进粒子群算法优化标定机器人几何参数,其中粒子初始位置和速度由拟随机Halton序列产生,采用浓缩因子法修改粒子飞行速度,建立了用IPSO标定机器人几何参数目标函数数学模型,确立了用该算法优化标定几何参数的具体步骤.通过对ER10L-C10工业机器人仿真与实测标定,结果证实:采用该方法能够快速标定机器人几何参数,经标定后的机器人末端绝对定位精度有大幅提高.该算法简单,鲁棒性强,易于在工业机器人标定中推广应用.     

基于PUMA机器人的视觉伺服控制实施研究

为解决在视觉伺服过程中存在定位精度低，伺服速度慢的问题，给出了一个基于图像特征的机器人视觉伺服控制方法，实现了机器人“手－眼”协调视觉伺服控制，通过适当的选取图像特征，实现了摄像机工作空间运动目标跟踪的视觉伺服任务，并采用扩展卡尔曼滤波控制方法完成机器人视觉服务控制，同时通过抓取目标物体进行计算机仿真及模拟实验，给出了实验数据，经过比较可以看出，运用此方法提高了定位精度及伺服速度。     

开关型闭环数控机械手及其定位精度测试

对点位控制通用机械手如何达到速度既快,定位精度又高的要求,是国内外重点研究的课题之一。我们为了在满足定位精度的前提下,探索一种成本较低、简易可行的通用机械手的驱动系统和控制系统,在已研制的示教再现式数控通用机械手本体上,改用电磁换向开关阀代替电液伺服阀,用简易数控代替专用电子计算机控制,以降低成本;采用光电编码盘反馈,实现闭环数控,以提高定位精度,并分别对液压传动的进油、出油节流调速方式进行了定位精度测试。现简述如下。     

水轮机修复专用机器人的位姿控制方法

为实现水轮机修复专用机器人的位姿控制，依据神经网络可以逼近任何非线性函数这一特性，采用融合遗传算法的神经网络建立机器人逆运动学模型，针对机器人的结构特点，改进了神经网络的输出训练样本，设计了用遗传算法学习神经网络权系数的软件实现方法，并提出了应用轨迹插补算法取得轨迹中间点位姿．运行结果表明，该方法可大大提高机器人的位姿控制准确度，并能快速地实现位姿控制．     

基于工业机器人平台的电解加工系统设计

设计了一种基于工业机器人平台的电解加工系统。介绍了该电解加工系统的组成和原理并根据设计的对刀系统和加工系统进行电解加工实验。通过激光干涉仪对机器人定位精度测量与电解加工过程中的电流数值大小对比分析,结果表明：机器人z轴运动偏差会引起加工电流大小的波动,z轴波动越小,电流变化也越小。结论对于电解加工及机器人控制有一定的参考与借鉴意义。     

基于点球约束的七自由度机器人误差建模与参数辨识

自动化装配对于机器人绝对定位精度提出了更高的要求,由于各种误差因素的影响,机器人理论位姿和实际位姿总是存在着一定的误差,若绝对定位精度过低,容易导致装配过程中零部件之间发生碰撞,严重影响着装配机器人的应用与推广。标定技术是提高定位精度的主要手段,误差建模、数据测量、参数辨识是标定与误差补偿过程中的重要环节。为此,提出了一种基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法：1)通过在机器人末端安装的六维力传感器反馈末端受力情况控制机器人以多种姿态使标定锥与靶标球球面重合,记录接触时各关节的位置数据;2)以靶标球球体半径为适应度函数,利用遗传算法辨识误差参数,从而建立完整的误差补偿模型。以自主研制的七自由度装配机器人为研究对象,针对装配机器人的结构特点,由正向递推建立机器人的正运动学方程,应用固定关节法与反变换法获得机器人逆运动学方程;基于D-H模型,建立机器人的运动学误差模型,在理论研究中,预设定误差参数与位姿变换矩阵,通过牛顿迭代法获取了关节变量值,将关节变量值代入正运动学方程进行验证,利用遗传算法进辨识误差参数,将辨识结果代入运动学模型中进行验证,机器人定位精度得到明显提高。通过实验,采用点球式标定方法采集机器人关节数据,应用遗传算法辨识误差参数,将所求得的误差参数代入误差模型中进行实验,绝对定位精度提升了76.74%,验证了基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法的有效性,为多自由度机器人标定研究提供有益参考。     

谐波驱动并联机器人的加速度反馈抑振控制

研制出一种结构紧凑、简单实用的平面并联机器人系统,采用谐波传动并且在其输出端位置反馈的驱动与控制形式,提高机器人系统的位置分辨率和定位精度;基于机器人驱动关节加速度反馈控制,抑制因系统高速运动引起的弹性振动,对机器人系统进行了数值仿真与实验研究,与不具备加速度反馈时的情况相比较,证明了该控制策略的可行性和有效性。     

压脚压紧力作用下的机器人变形预测和补偿

针对工业机器人在压脚压紧力作用下由于结构变形所引起的压脚沿工件表面滑移的问题,提出压脚约束下的机器人刚度模型,并基于该模型对机器人变形进行预测和补偿,以提高机器人制孔的定位精度. 基于改进的Denavit-Hartenberg方法建立机器人运动学模型;在此基础上,通过研究机器人末端平移变形与压脚压紧力之间的相互耦合关系,建立压脚约束下的机器人刚度模型,通过基于L-M算法的关节刚度辨识实验获得机器人6个关节刚度的具体数值;应用该刚度模型预测一定压脚压紧力作用下不同孔位的机器人末端平移变形,并对理论孔位信息进行离线补偿. 试验结果表明,在采用上述方法补偿机器人滑移变形后,机器人制孔的平均位置误差由原先的0.22 mm降低到0.05 mm,满足机器人自动化制孔定位精度要求.     

SCARA机器人的运动控制分析与计算

介绍了SCARA机器人的结构及运动控制方法,采用数学分析方法得到了工业控制计算机向伺服电机驱动器发出脉冲的SCARA机器人的控制方式,分析了伺服电机驱动SCARA机器人的运动规律,并且得到了SCARA机器人手腕参考点的位置坐标与工业控制计算机发出脉冲数的数学关系式。为设计开发SCARA机器人提供了运动控制逆解及运动范围。     

数控机床定位精度分析和误差补偿程序设计

定位精度是机床位置精度中的一项重要指标,在精密加工中.机床的定位误差几乎是加工误差的3/5。在点位、直线控制系统中,定位精度影响工件的尺寸精度,在轮廓控制系统中,定位精度影响工件轮廓的加工精度,产生轮廓失真。     

改进粒子群算法的工业机器人几何参数标定

针对传统粒子群(PSO)算法在解决工业机器人几何误差标定问题中存在的收敛速度慢的缺点,提出了一种基于两段式的动态粒子群算法(LDPSO-BT)。用Denavit-Hartenberg方法建立工业机器人的误差模型,将几何误差标定问题转换成对高维非线性方程的求解;对粒子群数目进行线性递减,同时针对算法求解过程中粒子数目线性递减的特点,在改进粒子群算法迭代后期采用改进的搜索模式,对传统粒子群的速度迭代公式进行改进;仿真实验对比了工业机器人几何误差标定前与标定后两种算法的末端定位精度。实验结果表明:在采用粒子群算法辨识工业机器人实际几何参数的过程中,粒子群数目对算法的迭代时间有重要影响,通过线性递减的方式减少粒子群的粒子数目可以有效地减少工业机器人几何误差标定时间,同时在粒子群算法迭代后期采用改进的速度迭代公式可以确保收敛精度。与传统粒子群算法相比,使用改进后的粒子群算法,不仅可以有效减少工业机器人的定位误差,而且还拥有更高效的迭代效率。     

冶炼机器人位姿标定及运行可靠性

对冶炼用CS－1双擘工业机器人现场使用中的位姿标定及运行可靠性进行了研究。提出了一种简便有效的现场标定计算模型和标定方法对机器人进行位姿标定,由标定变换矩阵补偿同一测点的实际值和计算值的误差,可同时减少机器人定位误差和由臂杆几何参数偏差所引起的运动误差,显著提高需进行连续路径控制的机器人的现场定位精度和位置跟踪精度。此外,提出了用增加机器人现有硬件的冗余功能和设置敏感器件的替代功能以提高机器人现场运行可靠性的方法。实践证明,该方法能提高恶劣环境下易失效部件的可靠度,进而提高机器人的整机使用性能。     

工业机器人鲁棒自适应PD控制的可行性研究

以HA006型工业机器人为例,针对常规的非线性PD控制器在应用中存在输出力矩较大的问题,提出了将鲁棒自适应PD控制策略应用于HA006型工业机器人实际控制的解决方案,并通过利用ADAMS/control和MATLAB/Simulink模块建立起的机器人联合控制系统仿真进行验证。当输入正弦指令时,跟踪信号与输入的正弦信号之间仅有较小的延时,可以较为准确地控制机器人的末端轨迹。仿真结果表明:建立的工业机器人联合控制系统具有良好的轨迹跟踪能力,证明了机器人的鲁棒自适应PD控制方法对HA006型工业机器人控制是可行的。     

基于视觉检测的机器人分拣系统设计

针对工业流水线分拣作业的需求设计了一套基于视觉检测的工业机器人分拣系统。系统采用工业相机获取工件图像和对应QR码标签信息,通过图像识别方法进行工件识别并计算工件中心坐标,将工件坐标统一至机器人坐标系并与机器人建立通信,控制机器人准确抓取并分拣工件。本系统主控计算机采用Lab VIEW编程实现图像采集、图像处理与坐标变换等任务,并通过安川公司提供的MOTOCOM32.dll与机器人控制器建立实时通信。该系统具有较高的运行速度和准确度,可应用于工业流水线自动化分拣作业领域。     

一种核磁共振兼容液压驱动穿刺手术机器人的动力学建模及H∞控制方法研究

脑瘤是影响国民健康状况的重大难题。为了确定脑瘤的发展程度,以确定下一步治疗方案,通常需要对脑瘤组织进行穿刺活检手术。由于核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)对软组织有更好的分辨率,常用来检测脑部肿瘤。因此,针对MRI兼容的机器人的相关研究是非常必要的。本文基于一种核磁共振兼容的液压驱动穿刺手术机器人,根据液压连通器的原理,推导了该机器人的运动学模型,并基于流体力学的相关理论,得到了该机器人的动力学模型。为了精确控制所设计的机器人系统,根据H_∞控制理论设计了该液压驱动系统的状态反馈H_∞控制率,使机器人可以快速、稳定地跟踪目标信号。最后,通过实验研究,该机器人系统的综合定位精度为0.56 mm,在x轴、y轴、z轴、俯仰轴和横滚轴上的平均定位精度分别为0.41 mm、0.6 mm、0.67 mm、0.886°和1.17°。研究结果验证了机器人辅助定位穿刺针的性能,所建立的动力学模型和控制方法对穿刺机器人的控制算法研究有一定的参考价值。     

GPS-RTK点校正方法的精度分析

采用载波相位实时动态差分技术进行相对定位的GPS RTK方法,能够在野外实时地得到厘米级定位精度,将其用于工程放样、地形(籍)测图及某些控制测量,可以极大地提高作业效率。由于在实际测量工程中往往是采用地方(局部)坐标系统,而GPS 定位是直接得到点位在WGS 84 中的坐标和高程,故进行GPS RTK测量时需要进行坐标转换或点位校正。本文对GPS RTK的三种常规校正方法(单点校正,多点校正和参数校正)的精度进行试验研究,利用实测数据对其校正精度进行对比分析,并探讨影响校正精度的主要因素,得出了有实际意义的结论。