机器人操作臂离线编程仿真系统

简述了离线编程仿真系统相对传统示教编程的优势,提出了基于OpenGL与QT的机器人操作臂离线编程仿真系统,建立机器人操作臂及工件的三维模型并实现了机械臂的运动学动态仿真。设计开发了离线编程仿真系统各功能模块,包括机器人语言编程模块(编程语言及其翻译器)、运动规划模块、机器人运动仿真模块、模型管理及辅助模块等。最后给出了仿真系统对机器人搬运工件的应用实例。     

变位焊接机器人系统的运动建模及分析

研究变位焊接机器人系统的同步协调运动的实现。在SolidWorks2010软件中建立了该机器人系统模型,同时给出了其同步协调运动的算法和实现步骤;以半球面空间螺旋曲线为焊接路径,对机器人与变位机的同步协调运动进行仿真分析,发现焊枪末端能够以较高精度和较好位姿跟踪该焊缝曲线,为变位焊接机器人系统的同步协调运动的实现提供了理论依据。     

基于MATLAB的手臂康复机器人仿真研究

手臂康复机器人通过牵引患肢按规定轨迹运动,以锻炼肌肉、恢复运动功能,实现手臂康复训练.该机器人采用极坐标形式,由电机驱动各关节协调控制实现手臂的平面运动,该机器人可以在水平面和垂直面进行手臂运动锻炼.建立了基于MATLAB的手臂康复机器人控制模型,基于虚拟现实技术进行了仿真,仿真结果说明系统达到了预期效果.     

基于数字孪生的工业机器人虚实联动系统开发

为实现工业机器人与数字孪生体之间数据的双向驱动，基于数字孪生系统架构，开发一种工业机器人虚实联动系统。在Unity3D中搭建虚拟场景，建立关节控制、末端点位控制、末端轨迹控制等多种方式实现虚拟机器人的仿真运动。基于TCP/IP协议的Socket网络通信模式，利用双向传输的机器人位姿状态等数据驱动虚实模型同步运动。经测试，该系统具有良好的实时性与沉浸性，能够满足工业机器人的实时监测与可视化控制要求。     

基于Internet的弧焊机器人远程运动仿真与控制

首先采用MATIAB建立了弧焊机器人工作空间场景模型，基于Internet实现了机器人的远程运动仿真。在仿真的基础上，采用CORBA-CGI方式实现了弧焊机器人的Internet远程控制。仿真和控制试验结果表明，设计的机器人远程运动控制方案是可行的，它有效地克服了网络时延的问题。为基于Internet的机器人远程运动控制奠定了基础。     

通用机器人离线编程仿真平台设计

针对国内机器人离线编程仿真平台支持语言范围小，机器人控制功能不完善等问题设计出一套可以支持多种机器人编程语言与机器人结构的通用机器人离线编程仿真平台架构。基于模块化的思想，将该系统划分为两大主要模块，分别是用于解析机器人语言代码的语言解析模块与用于控制与模拟机器人运动的机器人仿真模块。基于语言解析模块识别机器人编程语言代码，并将机器人的程序语言代码解析为用于控制机器人运动的指令数据。基于机器人仿真模块实现机器人正向控制、逆向控制、轨迹规划与三维图形绘制。最后利用Qt为平台开发基础框架，实现代码的编辑，嵌入Bullet物理引擎构造机器人的相关参数，嵌入OpenScenceGraph三维图形引擎将物理场景中的信息以图形的方式绘制在Qt提供的显示界面上，并以一段Rapid语言代码与一种通用的六轴机器人为实验对象验证了平台的基本功能。实验结果表明，该平台能够准确的将语言代码转换为指令数据，并能控制机器人进行相应的轨迹运动，满足机器人离线编程需求。     

机器人视觉-位置混合控制及约束条件

本文讨论了机器人视觉-位置混合控制算法及约束条件。只要机器人手端在摄像机视场内，图象平面相对于机器人的位姿可以是任意的。在世界坐标系中，机器人x-y运动为视觉伺服控制，而机器人的z运动为位置伺服控制。用矩阵变换来实现从世界坐标系的运动到机器人关节坐标系运动的映照、仿真结果验证了算法的可靠性。     

锅炉焊接机器人离线编程系统

主要研究开发了适于锅炉焊接的机器人离线编程系统。针对锅炉件的特点，建立了该空间焊缝的特征坐标系，并设计特征提取算法，进而规划出焊枪的运动路径与理想姿态，建立了典型的锅炉工件、日本安川SK6机器人等运动仿真环境。根据日本安川机器人程序的语言格式，采用该软件自动生成了机器人程序．对锅炉焊接过程进行了离线仿真试验，验证该系统是切实可行的。     

曲轴上下料机器人系统的运动学分析及仿真

针对冰箱压缩机曲轴在磨削加工中自动上下料要求,建立了曲轴上下料机器人系统运动过程中的数学模型,基于SolidWorks Motion仿真研究了上下料过程机器人的运动特性。仿真结果表明：机器人在有限工作空间和限制节拍5 s的条件下实现上下料操作的可行性。该曲轴上下料机器人成功应用于实际生产中,开创了曲轴磨削加工中自动上下料的先例。     

基于XNA的工业机器人离线编程与仿真系统设计

对工业机器人离线编程系统进行研究,分析系统的构成,在其结构上设计基于XNA的仿真系统,并实现了场景建模、运动插补、指令编译、文件管理、机器人通讯等功能。最后通过试验的形式利用安川MOTOMAN-MH6工业机器人对系统的可靠性进行了验证。     

柔性宏刚性微机械臂空间焊接轨迹跟踪

柔性宏刚性微机械臂是一类特殊结构机械臂系统,适用于空间大范围运动与精密操作任务.文中以2个柔性宏机械臂和3个刚性微机械臂构成的平面机械臂为研究对象,对其动力学建模、宏微冗余空间分解、运动误差补偿等问题进行了研究,给出了较为详实的仿真试验结果,验证了采用柔性宏刚性微机械臂实现空间焊接的可能性.     

FANUC机器人机床上下料系统设计与仿真

工业机器人已经广泛应用到现代制造工厂,机器人选型和仿真分析是机器人应用的关键。根据产品的加工工艺和上下料的要求,设计了分度自动夹具和专用夹爪。基于FANUC ROBOGUIDE仿真软件,将机床、机器人、夹具、工件、料框等三维模型导入仿真软件中进行组合,通过示教做上下料仿真。仿真分析的结果验证了机器人选型的合理性。通过对机器人运动轨迹的分析,调整了整个系统的布局,使布局更加合理。     

多臂协同焊接机器人运动学逆解及误差分析

为了实现飞机双曲度壁板与桁条之间T形接头双侧焊缝的精准焊接,提出基于神经网络的多臂协同焊接机器人逆运动学求解方法.在构建多臂协同焊接机器人DH模型并进行有效性验证的基础上,考虑焊接机器人各关节运动范围,获取样本数据.基于BP和RBF神经网络,将18个关节子空间映射到三条机械臂末端作业空间,把高维、非线性逆运动学求解问题转换为多输入多输出预测模型.对两种神经网络模型求解效果进行对比.结果表明,基于神经网络的多臂焊接机器人运动学逆解求解结果精度高,其中BP神经网络求解速度更快,而RBF神经网络的预测效果更好.     

数控焊接变位机示教再现控制系统

叙述了数控焊接变位机示教再现控制系统的实现过程。利用工业控制计算机和单片机实现了示教盒、操纵杆和计算机键盘等三种示教装置，同时设计了一套包括程序控制指令、轨迹描述指令和I／O通讯指夸的数控焊接变位机控制指令系统。变位机工作时首先通过示教装置完成所有焊接位置的示教并存储各示教点的坐标。然后通过指令系统描述各示教点之问的运动关系和运动顺序，并通过指令控制I/O通讯接口协调变位机与自动焊设备或焊接机器人的配合，从而实现复杂焊件的变位和焊接。     

机械臂自适应神经网络控制虚拟实现

针对机械臂自适应神经网络控制效果不能直观显示的问题,在深入研究各种虚拟仿真,可视化仿真方法的基础上提出了一种基于ADAMS和MATLAB的虚拟样机联合仿真方法.采用该方法对三自由度机械臂进行动态仿真,首先在ADAMS中建立机械臂模型,然后在MATLAB中实现自适应神经网络控制器和机械臂终端轨迹的设计,最后进行联合仿真.仿真结果非常直观地显示了机械臂的动态控制过程和控制器各参数的实时变化情况,验证了该方法的有效性,为机械臂的复杂控制算法的仿真研究提供了新的有效方法.     

铸件多功能作业机器人多臂协调轨迹规划与仿真

以铸件多功能作业机器人的工作臂为研究对象,采用笛卡尔空间变量法对机器人铸件搬运过程进行轨迹规划。结合多臂协调的运动约束条件以及伪逆法,对机器人的4个工作臂关节运动进行优化,得到多机械臂协调运动的关节位置和速度变化曲线。由MATLAB软件仿真得到的运动参数曲线可知,算法优化后得到的运动轨迹均能保持连续、平滑,有利于实现对机器人的精准控制。利用机械臂正运动学方程得到了机械臂末端执行器的轨迹曲线,曲线满足铸件搬运的要求,验证了算法的正确性。     

Inverse kinematics and error analysis of cooperative welding robot with multiple manipulators

Precise welding of the T-joints between aircraft hyperbolic panels and stringers is required. Therefore, a method of solving inverse kinematics equations for a cooperative welding robot with multiple manipulators based on neural networks was investigated. To build an effective Denavit-Hartenberg(DH)model for this robot, sample data was obtained considering the movement ranges of the robot joints.Based on back propagation(BP) and radial basis function(RBF) neural networks, 18 joint sub-spaces were mapped to the workspaces of three manipulators. The high-dimensional and nonlinear inverse kinematics problem was transformed into a multi-input and multi-output prediction model. The results revealed that the prediction model of solving the cooperative welding robot kinematics equations was quite accurate. Moreover, compared with the BP-based model, the calculation process of the RBF-based prediction model was slower, but yielded more accurate predictions.     

基于虚拟样机的机械手联合仿真教学平台研究

随着机器人在自动化工业生产中的广泛应用,加大机器人人才培养力度成为工程教育的共识。由于机器人价格昂贵、数量少,导致学生实践操作机会有限。通过虚拟的实验和测试,建立虚拟物理模型和控制模型,提前发现模型设计中的潜在缺陷,并及时找到解决方法,以此提高机器人的设计效率是工程中应用较多的方法。本文将在Solidworks中建立的锻造机械手三维实体模型导入ADAMS中,并在MATLAB/Simulink中建立仿真控制方案,最后实现ADAMS和MATLAB对锻造机械手的联合仿真,构建虚拟样机的机械手联合仿真教学平台研究,并通过仿真实例验证方案的可行性。     

移动机器人自主定位和导航系统设计与实现

为实现未知环境下,移动机器人自主定位和导航,构建精准的环境地图,提出移动机器人导航系统设计方法。采用蒙特卡洛算法对机器人进行定位,通过栅格地图扫描匹配方法进行地图构建,利用Dijkstra算法对当前地图进行路径规划。将上位机和下位机串口通信,把上位机路径规划的Twist消息发送给下位机,采用底层控制器来控制电机,实现移动机器人自主运动。实验结果表明:在实际环境中,移动机器人能够从起始点出发,自主绕过障碍物到达目的地,验证了该移动机器人自主导航系统设计方法的有效性。     

机器人运动学正解仿真研究

根据机器人运动学原理,以Visual Basic6．0为平台,开发AutoCAD2000应用程序,通过人机交互输入,建立机器人运动学模型,动态显示机器人运动过程,成功地实现机器人运动学仿真。并用对PUMA-560机器人的运动学求正解的实例加以验证。