一类不满足Pieper准则的机器人逆运动学解析解获取方法

当机器人构型不满足Pieper准则的时候,传统的运动学建模方法通常无法求出机器人逆运动学解析解.针对不满足Pieper准则的机器人构型,基于相邻关节轴换位前后正运动学结果不变的准则,提出一种全新的运动学建模方法——相邻关节轴建立顺序换位法,并给出了适用该方法的机器人构型条件.以一种不满足Pieper准则的微创腹腔手术机器人为例,应用该方法求解出其精确的解析解,并通过Matlab Simulink仿真验证了该方法的正确性.     

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。     

面向虚拟手术的碰撞检测优化算法

为了提高虚拟手术仿真系统中碰撞检测算法的效率,基于混合包围盒碰撞检测法,提出了一种快速的碰撞检测优化算法。首先利用S-AABB上层包围盒进行粗略碰撞检测,然后利用球包围盒进行底层精确碰撞检测,并采用2种优化方法代替传统上建立层次二叉树的过程。采用分区域碰撞检测法,使每次检测只是针对某一个区域内的单元体,有效地提高了碰撞检测效率;采用预测碰撞检测法,当碰撞连续发生时,预测出即将可能发生碰撞的单元体,只是针对这些单元体进行碰撞检测。最后通过实验数据,证明了该碰撞检测算法及其优化方法的有效性及其快速性。     

智能喷涂机器人关键技术研究现状及进展

喷涂作为现代产品制造工艺中的一个重要环节,不仅起到美观、防护以及其他特殊作用,也日益成为产品价值的重要组成部分,在家具、航空航天、军工等领域中占据着重要地位。智能喷涂机器人是由计算机、传感、视觉、智能控制等多学科技术交叉综合而构成的复杂机电系统。智能喷涂机器人作为智能喷涂技术的核心,其发展与新材料、新设计和新方法的应用密不可分。针对智能喷涂机器人关键技术研究的共性问题,从喷涂机器人机构设计、喷涂系统动态性能监控、喷涂轨迹自动规划、喷涂质量检测方面综述了当前取得的研究成果;而后针对喷涂系统智能化进程中在机器人机构设计和柔性喷涂系统集成研究面临的挑战进行了分析和讨论;最后,对智能喷涂机器人关键技术研究方面未来的发展方向进行了展望和总结,为喷涂机器人发展方向与关键技术性能提升提供参考,推动喷涂技术全面进入智能化。     

喷涂机器人矩形喷枪建模分析与迷彩图案全覆盖路径规划

针对喷涂机器人迷彩涂装作业过程中边缘混色、圆弧过渡和无法实现多色精细化喷涂的问题，设计了一种具有直角边界、可防过喷的矩形喷枪，建立其涂料沉积模型。喷枪性能实验结果表明，改进后的矩形喷枪涂层厚度均匀，满足数码迷彩喷涂工艺需求。其次，采用角点检测算法提取数码迷彩图案角点坐标，同时以角点坐标为基础，建立数码迷彩图案的平面栅格地图。然后，提出改进的生物激励神经网络（BINN）方法，引入融合数码迷彩喷涂工艺的机器人移动规则，将神经元活性传播方向限定为互相正交的4个方向，以缩小神经元动态激励场景范围，降低其计算复杂度。最后，采用基于矩阵变换的方法，将2维路径映射至车辆模型表面，生成3维迷彩喷涂路径。通过仿真与数码迷彩喷涂实验验证了所提方法的有效性，降低了生物激励神经网络的计算复杂度，解决了机器人喷涂过程中油漆过喷与数码迷彩喷涂路径难以规划的问题。