基于双目视觉技术的高压输电线路巡检机器人在线测距

为实现巡检机器人在线测距的实时性和可靠性,对传统测距算法进行改进,提出一种用于高压输电线路巡检机器人视觉导航的双目实时测距算法,左右摄像头相互协作,在左摄像头障碍识别的基础上对线路障碍物进行预设取点,然后通过两摄像头对所取点进行测距,随着机器人前进不断更新障碍物到镜头的距离。实验结果表明:该测距算法具有速度快、精度高和实时性强等优点。     

基于结构光立体视觉的激光再制造工件的测量

为了实现激光再制造工件的快速准确测量,提出了1套与激光再制造机器人耦合的视觉系统.该视觉系统由2个摄像机、1个激光投射器和计算机组成.摄像机和激光投射器组成扫描测头,由6自由度机器人手持实现多视角扫描.并自动完成数据拼接,消除‘死角'.首先,通过MATLAB编程完成系统标定,分别标定出单目摄像机内外参数矩阵,双目相机关...     

基于计算机视觉的远距离动态前景测距方法

针对当前测距算法标定步骤复杂、图像匹配困难和不准确的问题,提出了一种远距离动态前景测距的方法,系统中由两个摄像头负责采集实时环境图像,利用前景检测算法检测出实时图像中的目标物,根据透视投影模型通过测量两个摄像头之间的距离、标定板与摄像头之间的距离、标定板自身的宽度和高度等数据,计算出目标物在标定板上映射点的三维坐标;再根据两个摄像头坐标,得到空间中两条直线的方程,则两直线的交点就是目标物的物理坐标;最后利用欧氏距离公式,计算出目标物距离摄像头的距离。通过实验可知,在目标距离小于3000m时,两种方法测量误差均小于3%;当目标距离大于3000m时,计算机视觉动态前景测距和传统测距方法的测得的数据平均误差分别为2.90%和25.50%,计算机视觉动态前景测距方法表现出更高的精度。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

基于动态矩阵控制的自主移动机器人模型预测控制方法研究

自主移动机器人运动转向系统的精确控制是其实现直线运行、原地转向功能和完成自主巡航、自治搬运任务的重要基础。为实现对机器人运行转向系统的有效控制,通过分析自主移动机器人的运动转向系统的数学模型,构建出传递函数的表达形式,提出了一类基于动态矩阵控制(dynamic matrix control, DMC)的模型预测控制方法。此外,面向自主移动机器人的运动转向系统,利用Matlab平台开展了基于DMC的模型预测控制方法的仿真研究,仿真结果表明,在运动转向系统的控制过程中,基于DMC的预测控制方法同传统比例-积分-微分(proportion-integral-derivative,PID)控制器相比,在抑制超调、防止稳态误差等方面具有更强的控制性能;开展针对模型失配问题的仿真研究,进一步证明了该算法的鲁棒性和适应能力。同时,通过无障碍和有障碍两类情形下的机器人行走实验,验证了机器人运动系统的有效性。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

基于DELMIA的机器人三维测量仿真

利用机器人实现工件的三维测量仿真对提高测量效率、降低测量成本、满足企业自动化生产的需求等具有重要意义．以某轿车车门为例,应用DELMIA软件实现了轿车车门的机器人三维测量的动态仿真．首先运用软件的“零件设计”工作台实现了机器人三维测量仿真系统中视觉传感器、车门、测量夹具等元素的建模;然后利用软件的“设备任务定义”工作台,建立了仿真系统的虚拟环境并完成机器人测量路径规划;最后应用软件的“设备任务定义”工作台实现了机器人三维测量的动态仿真．实验结果表明,所设计的机器人三维测量某轿车车门的仿真系统具有良好的仿真效果．     

基于自适应网络的动态双足机器人模糊控制

提出一种基于步态规划分级结构的自适应网络模糊推理系统控制策略,该方法不需要确定双足机器人运动学和动力学模型.以一种动态双足机器人为例,建立机器人的Sugeno模糊模型,对机器人系统的不确定上界进行自适应参数估计,采用自适应控制器逼近未知不确定界,解决了一类非线性系统的稳定控制问题.控制器的设计只要求不确定性满足匹配条件,而无需知道不确定界,能够处理不确定参数变化范围更广的情况,减少控制系统设计中的保守性.设计的分级控制系统可以学习试验的输入输出数据,从而在动态平衡下进行行走.同时,模糊控制器的进一步在线学习能力可以显著地改善步行机器人的动态性能.     

机器人的动态特性试验研究

提出对机器人的动态特性试验测量的一种实用方法，包括测试原理，测试系的组成。通过对四关节机器人模型的测试，给出了测试的动态参数及物体柔性形的动态响应。     

基于机器视觉的无线遥控仓库火灾预警机器人

设计一种能实现远程遥控,检测仓库周围有无火灾,若有火灾发生,及时报警并灭火。通过寻迹摄像头完成寻迹功能,通过可旋转的侦查摄像头,全方位地侦查仓库周围环境有无火灾现象。改变传统依靠人或者固定摄像头发现火灾现象并预警的不及时性和漏报的情况。大大提高检测性能。该设计采用MC9S12XS128单片机为机器人主控制核心,采用STC5410AD单片机为操作平台的控制核心,采用直流无刷电机及控制电路为机器人驱动部分。采用多传感器实现火源检测、图像传输等功能。软件设计采用C语言开发。整个系统设计灵巧,具有高可靠性、高灵敏性、低误报率等特点,使用效果良好。     

声控机器人的特定人孤立词汉语识别系统设计

利用语音命令对机器人的行动控制,有很大的实用价值。介绍了采用动态时间弯折(DTW,Dynamic Time Warping)算法进行模式匹配的特定人孤立词汉语识别系统。DTW算法简单有效,尤其适合孤立词语识别系统。用凌阳单片机SPCE061A搭建的机器人平台对系统进行测试,结果表明,系统识别效果良好,控制者通过语音可以实时控制机器人行动。     

自适应卡尔曼滤波器在机器人控制中的应用

机器人控制系统在实际工作中不可避免地要受到随机噪声的影响,当噪声的统计特性已知时,可以考虑采用常规Kalman滤波以抑制随机噪声对控制性能的影响;但当噪声的统计特性不完全已知时,常规Kalman滤波的滤波性能会下降甚至会引起发散。根据机器人的动态特性,设计了一个自适应Kalman滤波器,并对该滤波器应用于机器人控制系统进行了仿真实验研究。仿真结果表明,所设计的滤波器能够较好地抑制方差和均值未知的测量噪声对机器人控制系统的影响,控制系统的动态性能得到了较大的改善。     

基于机器人系统的3M技术研究

介绍了机器人系统在3M技术中的应用,并详细介绍了机器人系统的关键技术:机器人标定技术、机器视觉技术和离线编程技术。经过标定后机器人系统绝对精度大幅度提高,可满足机器人"手持"测量工具进行测量的需要,同时通过机器人模型和运动学方程,将测量数据建模,生成统一世界坐标系下的加工路径,将生成的加工路径通过离线编程技术转化成机器人系统的运动指令,控制机器人进行加工,因此机器人系统在测量、建模和加工过程中发挥了非常重要的作用。同时介绍了一种机器人系统在3M技术中的典型应用,并开发了智能测量、建模及加工机器人一体化系统,该系统集成了透明件测量、自由曲面建模、机器人离线加工等先进技术,满足了用户需求,已经成功应用于透明件研磨抛光领域。     

GPS测量系统和全站仪对在建超高层建筑动力特性的识别

超高层建筑在施工过程中,随着施工高度的逐渐增加,在风荷载、温差和塔吊动荷载的作用下主体结构在施工期的水平位移和结构动力特性会不断发生变化。为了识别超高层建筑在施工过程中,其结构水平位移和结构的动力特性变化情况,应用GPS定位测量系统结合全自动测量机器人——全站仪,实测得到结构在施工期间在两主轴方向的位移时程。并且将GPS数据经过经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)和希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)后,再把瞬时频率与施工期间塔楼自振频率接近的部分固有模态函数分量进行叠加,得到结构在施工期间的动位移时程,然后再将经验模态分解后的GPS和全站仪测试数据进行功率谱密度(power spectrum density, PSD)分析,从而得到结构的自振频率。从而识别超高层建筑在施工过程中的结构动力特性,分析结果对超高层建筑施工安全评估具有较大帮助。     

液压并联机器人的动态神经网络控制研究

针对液压并联机器人运动过程中各单缸伺服系统的参数时变和耦合力扰动问题,利用在前馈型网络增加反馈环节的方法,设计了一种新型动态神经网络,并将该动态网络作为智能控制器应用于单缸伺服系统,同时根据能全面衡量系统性能的综合目标函数,推导出网络控制学习算法.仿真及试验结果表明,这种控制器的设计不依赖于系统模型,对于单缸系统的参数时变具有自适应性,对于耦合力扰动具有强鲁棒性,控制结果显示系统具有良好的静动态性能.     

机器人惯性参数辨识的若干方法及进展

当代机器人技术的发展对机器人动态特性提出了更高的要求,惯性参数是影响机器人动态特性的主要参数之一。文章回顾了当前辨识机器人惯性参数的各种方法,讨论了各种方法的优点和存在的问题;介绍了基于传感器信息的机器人惯性参数识别方面的研究进展;给出本文的小结和有待于进一步研究的课题。     

轮式移动机器人直流伺服控制系统设计

随着移动机器人性能的不断完善,移动机器人的应用范围正在不断扩展,逐步进入到工业、军事、服务、教育等领域。设计满足人们的要求的轮式机器人系统一直是控制领域人们关注的热点。设计一直流伺服系统来实现轮式移动机器人的基本要求,设计首先给出了系统的方案。根据方案和所提供的参数性能指标要求。概述了PWM、编码器、直流伺服电机、机器人运动学和动力学。介绍了移动机器人运动系统,以及本设计中的典型Ⅰ型系统。对系统进行静动态分析,设计了一轮式移动机器人直流伺服系统,整定控制器参数。最后通过仿真给出系统的响应结果,进行分析,结果满足移动机器人的基本要求。     

多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法研究

针对传统机械手腕关节控制方法稳定性低和灵活性差的弊端,提出一种新的多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法。介绍了多自由度机器人关节系统,按动力学系统组建机械手腕关节的动力学模型,采用拉格朗日方法获取动力学方程。介绍了PD手腕关节位置控制方法,在此基础上通过改进纯积分力控制方法实现多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制。分析了机械手腕关节混合位置/力矩控制过程,通过差动机构控制两个驱动器,使其完成机械手腕关节外展/内收和伸展/翘曲两个自由度,提高机械手腕控制灵活性。实验结果表明,所提方法控制精度和稳定性高,能够保证机械手腕关节的灵活性。     

刚度控制机器人的机构稳定性设计

刚度控制机器人需要提高与任意环境接触或交互的稳定性,使机构末端可在较小位移下实现较大输出力。从机构参数模型出发,以任意环境下可稳定达到的最大控制刚度来衡量机构的稳定性或稳定范围,并考虑各向同性,研究机器人参数设计理论与方法。以一种2自由度机构设计为例,首先建立动力学模型并分析其耦合特性;然后对各解耦运动链的等效单自由度模型作稳定性分析,给出机构最大稳定控制刚度的定量表示;最后对两组具体参数进行校核和对比分析。结果说明:电机输出轴径、传动比和关节杆长等参数对机构稳定性影响较大,可通过调整这些参数来改善机构刚度控制的性能。     

间隙式单吸盘爬壁机器人动力特性分析

研究了带有新型吸盘结构的具有间隙式负压吸附方式特点的爬壁机器人的动力学问题。采用间隙吸附方式的爬壁机器人,其运动性能(可操作性、驱动性能等)主要由轮式移动结构决定,因此对爬壁机器人运动结构进行动力学分析是合理和必要的。基于拉格朗日乘子方程建立了机器人的动力学模型。利用Matlab/Simulink的动力学仿真,分析了吸盘吸附力和机器人方位角变化对爬壁机器人运动特性的影响,为改善和提高机器人的运动性能并为其结构优化设计与运动控制提供了理论研究基础。