基于激光测距传感器的机器人末端定位扫描装置设计

为实现变截面复杂管道内壁喷涂机器人的定位、喷涂目标模型重建和喷涂轨迹规划功能,设计了末端激光定位扫描装置,描述了该装置传感器的选型、扫描头机构设计和相应的数学模型,并着重阐述了喷涂管道内截面自动扫描的流程以及测量路径规划算法的实现。实验证明,该设计实现了一类超常规尺寸喷涂目标在喷涂机器人坐标系中的数模重建功能,解决了逐点示教无法完成复杂内表面喷涂轨迹规划的问题。     

喷涂机器人自动轨迹规划研究进展与展望

喷涂自动轨迹规划是以喷枪涂料沉积模型、工件表面CAD模型、约束条件和优化准则为基础,利用最优轨迹规划器自动生成喷枪轨迹。简介了喷涂自动轨迹规划的发展历程,分析了高斯分布模型、贝它分布模型、分析沉积模型、工件表面建模方法和优化准则,详细综述了最优轨迹规划器的研究进展,分析了目前自动轨迹规划研究存在的难点问题,并展望了自动轨迹规划的未来发展。     

复杂管道喷涂系统研制

加工工件为S形变截面复杂管道,管道截面尺寸小.手工喷涂该复杂管道内表面存在喷涂质量差、作业效率低和危害工人健康等缺点,因此研制专用机器人喷涂系统具有重要意义.分析了复杂管道的特点和喷涂要求,喷涂工艺采用压送式空气喷涂,并设计了喷涂系统,利用长胶管可抑制压力波动的特点简化了系统,测试表明系统达到了设计要求.     

基于Pro/E的管道喷涂机器人运动仿真分析

利用ProE／Mechanism的运动仿真功能,模拟实现了冗余多自由度管道喷涂机器人手臂在S型管道内的运动特性。模拟仿真过程中通过输入由机器人逆运动学计算所得的手臂关节关键点的相对坐标,实现了机器人手臂按照规划路径运动的设计要求,从而检验出手臂是否与管道碰撞,为喷涂路径的优化提供了重要参考,最终实现了对机器入喷涂效果的最优化控制。     

基于隐函数的医疗机器人腹腔手术环境障碍物描述

针对机器人辅助腹腔介入治疗手术环境复杂,手术规划需要依据所掌握的手术环境内障碍物空间表面信息的实际情况,对手术环境中障碍物的描述进行了深入研究,提出用隐函数的方法对手术环境中多个障碍物的空间表面信息进行统一描述,根据通过磁定位器获取的目标物体表面样本点,用广义特征向量拟合方法对血管、肋骨、病人腹腔表皮及消融针表面进行曲面拟合,建立描述对象的隐函数式,并用Matlab进行三维显示.通过实验证明,广义特征向量拟合方法在解决非线性最小二乘问题方面比Levenberg-Marquardt方法优越,验证了广义特征向量拟合方法对初值的不敏感性、快速性、有效性、准确性和广泛性.成功建立的手术环境障碍物隐函数式可为医疗机器人后续手术规划提供有效的运动约束.     

考虑振动抑制的多冗余度特种操作机器人轨迹优化方法

为了实现复杂曲管内曲面的自动化喷涂作业,设计多自由度的冗余度特种操作机器人。而多冗余度机器人系统刚度低,使得机器人在喷涂作业过程中出现振动,末端轨迹跟踪误差加大,降低了涂层质量。为此,通过分析冗余度机器人带有弹性变形影响的动力学方程,提出一种利用冗余自由度对机器人关节空间作业轨迹进行优化的新方法,实现了机器人在作业过程中的振动抑制,并且满足复杂三维工作空间约束。在试验中应用此方法,机器人在运动过程中既满足复杂的工作约束,同时减少了末端的振动,实现了振动抑制,证明了该优化方法的有效性。