基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿方法

运动轨迹精度是工业机器人重要的性能评价指标,从机器人运动学角度研究工业机器人轨迹精度提高补偿方法。以SR4C六自由度工业机器人为研究对象,基于国标中对机器人轨迹精度的评定标准,提出一种基于运动学分析的工业机器人轨迹精度补偿方法,并建立了曲线运动轨迹偏差与运动学模型参数误差映射的机器人运动轨迹误差数学模型。在实现激光跟踪仪和机器人坐标系统一的快速有效的坐标系转化方法的基础上,采用改进最小二乘算法选择轨迹偏差最小时的最优运动学参数,对构建的机器人轨迹测试与补偿实验系统进行了轨迹补偿实验,验证了该方法的有效性。结果表明,经该方法补偿后机器人平均位置误差由3.65%提高至0.79%,直线、圆弧轨迹精度分别提高了38.75%、25%。     

基于运动精确度的步行机器人轨迹跟踪中控制节点的契比雪夫插值研究

研究在轨迹跟踪中以契比雪夫函数确定运行轨迹的控制节点,对多足步行机器人期望的质心轨迹逼近,以提高机器人的运动精度问题;在对相关理论进行描述的基础上,以机器人ZQROT-I运行给定二次曲线轨迹为例,利用ADAMS,对该机器人在运行过程中采用相同轨迹函数及不同控制节点对机器人运动精度的影响进行了比较分析。分析结果可以作为机器人优化控制方案的依据。     

CS－Ⅰ工业机器人轨迹精度研究

本文从理论上分析了ＣＳ－Ⅰ工业机器人的轨迹精度，并提出了时机器人伺服机构速度特性之差值进行反馈来提高轨迹精度的方法。     

机器人制造陶瓷原型系统的研究

提出了采用工业机器人快速制造陶瓷熔射原型的方法。利用建立的数字化检测平台,测试机器人的点位置重复精度、直线轨迹位置精度和轨迹重复精度,找到其精度特性;建立NC代码与机器人代码的转换公式,得到了生成合适的机器人铣削路径代码的算法和CAM软件;根据机器人的精度特性和合适的加工路径,实际加工了用于熔射制模的陶瓷型熔射原型,验证了机器人制造系统的可行性。     

扩展卡尔曼滤波和配准算法的工业机器人误差补偿

针对现有工业机器人误差,特别是工业机器人末端轨迹精度低、实时监测计算复杂等问题,提出利用扩展卡尔曼滤波器和配准算法组合提高机器人末端轨迹精度的算法,解决了机器人末端精度低、控制补偿不准确等问题。建立SCARA机器人数学模型,同时建立基于扩展卡尔曼滤波和配准算法的机器人误差补偿模型,通过扩展卡尔曼滤波、配准算法进行误差补偿,实现了末端精度的提高。通过仿真验证,分析对比机械手末端轨迹补偿前后的误差,证明了算法的可靠性与准确性。     

一种三自由度并联机器人运动轨迹精度的可靠性研究

机器人轨迹精度的可靠性是评价机构性能的重要参数。压电材料作为一种驱动器能够抑制机器人柔性连接杆的振动,在抑制振动的同时也提高了机器人运动轨迹的精度。首先介绍了一种三自由度平面并联机器人系统;其次表达了振动控制系统的工作原理和实验分析;然后分别表达了不考虑振动和考虑振动因素时机器人轨迹精度的可靠度计算方法;最后分析了无振动控制和有振动控制时机器人运动轨迹精度的可靠度。可靠度计算表明,振动控制系统能够提高机器人运动轨迹精度的可靠度。     

基于改进粒子群算法的并联机器人运动学精度提高新方法

针对并联机器人在基于给定工作任务进行轨迹规划过程中,存在因机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差,由此造成并联机器人运动学精度降低的问题,提出了一种并联机器人运动学精度提高新方法。首先将连续工作任务离散化为满足精度要求的若干理想位姿点,在建立并联机器人位姿误差模型基础上,将机构误差项转化为驱动杆误差;基于种群排列熵模型和粒子速度激活机制改进了粒子群算法,并利用改进的粒子群算法组合优化驱动杆参数,补偿并联机器人位姿误差,进而修正期望轨迹以提高并联机器人运动学精度。通过MATLAB和ADAMS仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。     

基于试验与仿真联合分析的喷涂机器人轨迹精度可靠性研究

采用链驱动的喷涂机器人易于实现本体的轻量化、末端高灵活度与正压防爆系统设计,从而满足家具、钢结构等一般涂装行业对喷涂机器人工作空间与腕部灵活度的要求,深入分析链驱动机器人的运动可靠性对喷涂质量和效率的提高具有重要意义。针对链驱动喷涂机器人的运动可靠性问题,采用一种基于试验与仿真联合分析的机器人末端轨迹精度可靠性分析方法。以旋量法为基础建立了喷涂机器人本体和喷枪的运动学模型,从工业机器人的操作臂性能和运动规律的角度出发,研究了喷涂机器人运动精度的影响因素。分析了链驱动喷涂机器人的优缺点和末端轨迹精度的影响状况,并结合机器人本体的运动学参数,建立了基于随机变量的喷涂机器人运动误差模型。通过试验结果的分析来确定影响喷涂机器人运动误差的随机变量的分布特征,从而对机器人末端轨迹精度的运动可靠性进行更加精确的仿真分析。最后,通过喷涂机器人工作平台对末端轨迹精度的运动误差进行试验验证并与传统的仿真分析方法进行对比,结果显示该分析方法更准确。研究成果为进一步分析喷涂机器人的机构优化、轨迹规划和漆膜质量提供试验基础和理论依据。     

基于智能蚁群算法的移动机器人轨迹规划

为了提高移动机器人工作效率,减小能量损耗,优化机器人运动轨迹。建立了移动机器人运动学模型,在此基础上提出了一种智能蚁群算法的机器人误差补偿轨迹优化方法。通过蚁群搜索算法对关节空间内的驱动轮进行轨迹优化,从而实现移动机器人轨迹规划过程中的误差补偿轨迹优化。仿真结果表明,所提出的方法能够有效对机器人误差进行补偿,实现了机器人运动过程中的轨迹跟踪,保证了机器人的运动精度。     

主被动测量机器人轨迹控制的误差分析与补偿

主被动关节臂式测量机器人兼具了柔性测量臂测量灵活和传统机器人可编程的特点.基于Denavit-Hartenberg方法建立了测量机器人的数学模型,根据测量机器人和被测对象自身特点和相互关系对系统中实际存在的各种误差因素进行分析,并引入了轨迹误差传递函数对机器人的轨迹进行了预先补偿,提高了系统的轨迹精度.     

基于标定和关节空间插值的工业机器人轨迹误差补偿

轨迹精度是工业机器人重要的动态性能,目前工业机器人的轨迹精度远低于定位精度,提出一种基于机器人运动学标定和关节空间插值误差补偿的方法来提高机器人轨迹精度。基于MD-H方法建立机器人的运动学模型,在此基础上运用机器人微分运动学理论建立末端位置误差模型和轨迹误差模型。为克服最小二乘法等传统方法在数据噪声较大且不符合高斯分布时收敛慢甚至发散的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波算法的机器人运动学参数辨识方法,实现运动学参数辨识的快速收敛。经过分析发现机器人误差在关节空间具有连续性的特点,为此提出一种关节空间插值误差补偿方法,建立网格形式的误差补偿数据库,并利用关节空间距离权重函数和已知的网格顶点误差计算各控制点的关节转角误差。通过试验对所提出的参数辨识和关节空间误差补偿方法进行了验证,试验结果表明：经过运动学参数辨识和补偿后机器人的绝对定位精度由1.039 mm提高到0.226 mm,轨迹精度由2.532 mm提高到1.873 mm,应用关节空间插值误差补偿后机器人的轨迹精度进一步提高到1.464 mm。     

体能训练机器人操作臂交互轨迹规划方法

体能训练机器人操作臂的力方向可操作度直接影响着运动轨迹规划精度。基于此,研究了体能训练机器人操作臂交互动态轨迹规划方法,分析体能训练机器人操作臂的力方向可操作度,利用多维支持向量机代替高斯混合模型,在李雅普洛夫第二方法的基础上确定稳定性约束条件,构建基于支持向量机的轨迹规划模型,实现体能训练机器人操作臂交互动态轨迹规划。实验结果表明,所提方法的角位移更小、噪声识别值和超参数更高,验证了所提方法轨迹规划弹性规划能力较好且轨迹规划精度较高。     

全方位移动机器人控制系统设计

设计了mecanum轮全方位移动机器人的运动控制系统。对机器人进行了运动学建模,使用一种PD闭环控制方法提高机器人的运动精度。机器人可沿平面内任意方向和轨迹运动,使用工业摄像机记录运行轨迹,对其运动精度进行了分析。实验结果表明,电机响应速度快,机器人在300×250cm范围内最大运动误差为1.632cm,验证了该控制系统的有效性和稳定性。     

机器人压铸件下料与去毛边一体化系统研究

建立了工业机器人自动化下料与去毛边加工一体化系统,减少压铸件使用设备的种类,降低压铸件制造成本.在工业机器人下料时,其末端夹具对压铸件形成负压吸附和压板的立体空间定位,精确定位压铸件与夹具的位姿关系,保证毛边的加工精度.利用软件仿真系统编制工业机器人加工压铸件毛边的轨迹,在压铸件毛边加工轨迹编制前,首先对软件仿真系统和工业机器人加工系统进行标定,建立软件环境与实际工业机器人加工系统的一致性,确保软件中编制的轨迹点映射到实际工业机器人加工系统中的精度.实验结果表明,软件环境和实际工业机器人加工系统标定后,其毛边加工精度可以达到0.28 mm.     

基于改进遗传算法的电液伺服系统轨迹控制

为了提高挖掘机器人电液伺服系统的轨迹精度,首先,建立挖掘机器人电液伺服系统模型;其次,对遗传算法的种群、适应度函数、交叉概率和变异概率进行改进,设计改进遗传算法的PID控制器,在联合仿真平台上进行了仿真研究,用阶跃和斜坡信号评估控制器性能;最后,搭建挖掘机器人轨迹控制实验平台,采用对挖掘机器人精度要求较高的斜坡作业验证控制器性能。结果表明:相比较于传统的PID控制器和经典遗传算法优化的PID控制器,改进遗传算法优化的PID控制器调整时间短,响应快速,实际动作控制时轨迹跟踪误差最小,可用在挖掘机器人实际轨迹控制中。     

基于模糊死区补偿的曲面加工机器人PD控制研究

针对曲面加工机器人中的死区,提出了一种基于模糊补偿的PD控制算法,该算法用模糊死区补偿器实现机器人中的死区补偿,PD控制算法用于机器人关节的轨迹控制,从而消除死区对机器人轨迹控制的影响;为了验证该算法的有效性,在MATLAB仿真平台进行了数字化仿真,仿真结果表明:与传统的PD控制算法相比,本文所提出的基于模糊死区补偿的PD控制算法能够有效的对机器人中的死区进行补偿,提高了曲面加工机器人的位置精度,减少了位置误差,从而提高了加工精度。     

典型空间曲线的五维插补

空间曲线插补是提高工业机器人作业轨迹示教精度和示教效率的重要环节。本文研究了适用于弧焊机器人和喷漆机器人典型空间作业轨迹的三维位置及二维姿态的精确插补算法。该算法已在我单位研制的五自由度工业机器人上得到验证和应用。     

基于遥操作的焊接机器人连续轨迹系统设计

为提高焊接机器人的作业精度和灵活性,通过对Motoman-UP6机器人运动学的分析和求解,结合焊接子系统,研发了以远程遥控操作方式进行示教取点的焊接机器人连续轨迹控制系统。首先建立了遥操作下焊接机器人连续作业控制流程与数学模型,进而结合操纵杆与焊接子系统等硬件设备,对焊接机器人进行任意曲线远程示教。最后,采用了插值拟合的方法实现了焊接过程中匀速控制。实验表明,本方法操作灵活,焊接轨迹平滑均匀且焊缝质量可靠,同时也解决了机器人示教过程中的可操作性问题,提高了焊接机器人的作业精度。     

基于视觉跟踪的机器人复杂轨迹模拟再现

机器人示教是实现机器人轨迹跟踪的一种重要方法,其工作原理决定了机器人作业的效率及复杂轨迹跟踪的精度。文章在传统示教方法基础上提出了一种基于视觉跟踪的机器人复杂轨迹模拟再现方法,通过应用双目立体视觉三维测量技术跟踪并记录机器人示教手柄完成的随机的复杂的操作轨迹,对轨迹数据进行坐标转换、运动学逆解,计算机器人各关节的期望旋转角度值,并驱动机器人运动,实现示教手柄的复杂操作的复现。该方法能够实现任意操作的实时示教再现,操作简单,工作效率高,与传统的示教方法相比显著地降低了工业机器人对专业操作人员的依赖程度,广泛地拓展了机器人的应用范围,具有极其重要的应用价值。     

考虑气象因素的农业采摘机器人轨迹纠偏控制方法

为了减少气象因素对农业采摘机器人轨迹的影响,提出了考虑气象因素的农业采摘机器人轨迹纠偏控制方法,以解决机器人位姿精度较低和定位时间较长等问题。采用云储存技术对运动的目标果实进行检测与跟踪。利用改进的蚁群算法规划最优路径,通过 RBF 神经网络最佳逼近算法对动力学方程加以优化,加强其逼近能力,从而完成对采摘机器人轨迹纠偏的控制。实验结果表明,该方法可以有效地提高位姿精度、提高定位成功率、缩短定位时间并获得更为顺畅的采摘路径。