基于CAN总线结构的服务机器人模块化双臂系统构建

针对商品化工业机器人手臂系统封闭、开放性差的问题,采用机器人可重构模块来构建机器人的双臂系统.在分析机器人手臂构成特点的基础上,进行了手臂模块的选型,完成了由模块化关节组成的服务机器人双臂硬件平台的搭建;通过分析手臂功能模块化的特点,设计了手臂的分布式控制系统方案,并通过实验验证了双臂软硬件系统构建的正确性及稳定性.     

工业机器人机械结构模块化参数化设计

为提高工业机器人的设计效率,对工业机器人进行功能分析及模块划分,将工业机器人分为4种通用模块,分别是执行器模块、旋转臂模块、俯摆臂模块及底座平台模块4种模块;建立模块之间的3种标准连接接口;对工业机器人各模块进行三级参数化设计,一级参数驱动机器人总体结构尺寸,二级参数驱动机器人各模块的结构尺寸,三级参数驱动机器人各零件的结构尺寸,制定机器人产品序列相关参数;最后利用该方法完成一种搬运机器人的三维模型设计,通过D-H方法建立了搬运机器人运动学模型及方程,推导出机器人的运动学正解及逆解,对模型机械结构的合理性和可达性进行了验证,并为机器人轨迹规划及实时控制提供了理论基础。用户进行机器人产品设计时,只需要根据实际工况选择合适的产品系列及模块种类并按照一定的方式进行模块装配,即可完成机器人设计,有效缩短了机器人设计周期和设计难度。     

一种衬里复合管修形机器人的设计与研究

针对双金属衬里复合管衬管鼓包失效问题,设计一种衬里复合管修形机器人.通过SolidWorks三维建模软件对各机构零部件进行建模装配.该机器人采用模块化设计理念,由导向、修形、控制以及驱动行走四大模块组成.导向模块采用6爪弹簧自适应机构,可自动适应管道直径的变化.修形工作模块采用4组修形滚子,可通过旋转滚压修复鼓包部位....     

基于SimMechanics的新型3UPU UPS并联机器人仿真研究

针对一种新型3UPUUPS并联机器人进行了运动学和动力学分析,建立该并联机器人的运动学及动力学模型,在此基础之上运用Mat Lab中的Sim Mechanics模块精确建立该并联机器人仿真模块。根据该并联机器人的运动情况设计动平台运动轨迹,经逆解模块产生各个支链的运动轨迹,设计PID驱动控制器驱动该并联机器人进行仿真。最后将数值计算与仿真结果进行对比分析,结果表明:该种方式建立的机械模型和控制均都符合实际系统特性,并且避开了并联机构平台复杂的建模过程,对其他并联机构有很大的借鉴意义。     

基于关节模块的模块化工业机器人

在国内外工业机器人的研究基础上,开发了一种新型的用于教学实验的模块化工业机器人,设计了两大类关节模块--垂直关节模块和水平关节模块,在本体结构的基础上,通过采用两种模块在空间位置上的不同组合来重构成构型各异的工业机器人.在控制系统方面,通过建立单个模块的程序控制库,调用不同模块的控制策略嵌入到主体控制程序中,来生成相应的模块化工业机器人的控制策略,同时采用LED触摸屏来对工业机器人实现各种控制操作.文章设计的基于关节模块的模块化工业机器人,具有很强的自修理和自我容错能力,改变了传统工业机器人在工作范围方面的局限性,一定程度上扩大的工业机器人的应用领域.     

光伏板智能清洁机器人设计与实现

为有效解决光伏板表面灰尘覆盖问题,提高光伏电站光电转化效率,根据目前光伏板安装环境,设计一种光伏板智能清洁机器人。机器人由行走机构、清洁机构、控制模块以及各传感器组成,可在光伏板上自主进行清洁工作。对机器人的行走机构和清洁机构进行设计计算,再通过力学分析得出机器人运动稳定性条件,然后结合机器人功能对机器人的控制系统进行设计,最后制作出机器人样机。通过对机器人进行运动和清洁性能测试,此机器人可在25°以下的斜面上稳定运动,清洁机构对于浮尘或积垢类污渍都具有一定的清洁能力,且机器人可按照设计路径自主完成清洁工作。与传统清洁方式相比,在解决光伏板灰尘覆盖问题的同时,极大地降低了人工成本,减少了水资源的浪费。     

一种六履带侦查机器人的运动分析及结构设计

在分析六履带机器人运动特性的基础上,利用模块化思想设计了由4个结构相同的摆臂单元和机体组成的侦查机器人,详细分析了机器人运动特性,介绍了机器人的传动设计和结构设计及其特点和实现的功能.该机器人具有良好的机动性能,具有平地行走、自撑起、涉水、越沟、越障等功能,且携带有声纳、图像和各种气体传感器,不仅可以应用于地面,还可以应用于各种事故后的废墟和地下等场合.     

小型移动焊接机器人结构设计

针对狭窄空间自动焊接问题,设计了一种小型移动焊接机器人机构.根据机器人结构的运动特点,运用模块化设计方法,把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分.其中,轮式移动平台采用三轮式差速驱动结构形式,底部安装一可调磁吸附力装置,且控制器集成于移动平台上;焊炬调节机构由十字滑块和焊炬连接装置组成,十字滑块由两电机分别驱动,实现焊缝水平和高低方向精确跟踪;电弧传感器采用圆锥摆形式,且与焊枪设计成一体,使用方便.同时,建立机器人运动学方程,并对直角焊缝不同的转弯中心进行分析,确定水平滑块的行程参数,为机器人的焊缝跟踪控制提供参考.结果表明,该机器人机构满足弯曲焊缝跟踪要求,焊接质量良好.     

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成. 机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求. 完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别. 设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制. 同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验. 结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.     

基于单片机的焊接机器人设计和实现

为了实现自动化焊接,降低焊接成本,现以“单片机”应用为例,文中设计了一款功能强大、实用性强的焊接机器人。首先,在完成单片机控制器系统设计的基础上,从底座设计、基座设计、伺服电机设计、旋转机构设计、控制面板设计等方面入手,完成机器人结构设计;其次,结合机器人工作原理,从电流信号滤波处理模块、焊缝偏差信息识别模块、焊缝纠偏控制模块、显示模块等模块出发,完成对机器人功能模块的科学设计;最后,介绍了该机器人的应用优势。结果表明：在单片机的应用背景下,文中设计的焊接机器人运行正常、可靠、稳定,各个功能模块实现满足设计相关要求。希望通过本研究为相关人员提供有效的借鉴和参考。     

基于OtoStudio平台和PLC的机器人码垛装车控制系统设计

为完成箱式物品的装车任务,采用自主研发的关节式机器人与移动导轨配合的方式,设计了一种基于OtoStudio开放式控制平台和PLC的机器人码垛装车控制系统。该系统采用层次化架构和模块化设计方法,实现车辆位姿测量、装车规划及机器人本体的运动控制。在移动导轨上设置有多个机器人装车工位,对应不同装车区域,PLC控制导轨及物料输送线与机器人配合实现分段装车,PLC与Otostudio之间通过Modbus总线进行通信。这种控制方式扩展了机器人的运动能力,使得系统工作区间覆盖整个装车区域,固定工位分段装车有效避免了机器人频繁移动搬运,提高了装车效率。     

平面并联平动机器人尺寸设计研究

建立了一种新型平面并联平动机器人的速度与力雅可比矩阵、误差传递及末端柔度矩阵,进而得到其各项性能评价指标.综合考虑该机器人的灵巧度、速度、力及误差传递性能、末端变形及机器人的占用面积,构造出一个新的综合性能评价指标.提出了该机器人极位夹角的概念,它是决定该机器人性能的一个非常重要的几何参数.利用综合性能评价指标对该机器人尺寸设计进行研究.该方法也适用于其它并联机器人的设计.     

基于软测量的可重构模块机器人分散力/位置控制

在受限空间内,可重构模块机器人末端腕力传感器造价昂贵且易受环境影响,它的使用还提高了机器人在软硬件设计上的复杂程度,针对这一问题,提出了基于软测量的可重构模块机器人分散力/位置控制方法。将可重构模块机器人系统在各个方向上进行模型分解,各方向的模型看作一个子系统,利用自适应RBF神经网络去估计各子系统间的不确定项和耦合关联项。在末端未安装腕力传感器的情况下,利用自适应RBF神经网络去估计末端接触力,并推导出了RBF神经网络的权值、径向基函数中心和宽度的自适应律。2类不同自由度可重构模块机器人的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

管道全位置焊接机器人结构设计与分析

针对长输油气管道焊接效率低、劳动强度大和焊接质量不稳定的问题,研制了一种管道全位置焊接机器人。根据野外施工特点,采用模块化设计方法,确定了焊接机器人结构,主要包括行走机构、焊炬调节机构和送丝系统三部分,并对其结构特点和工作原理进行了分析。根据机械模型建立了机器人的运动学方程,进行了仿真和试验研究,仿真结果表明：该机器人可以完成对应壁厚钢管的焊接,且焊接质量良好。     

气动柔性五指机械手结构设计及其抓取实验

根据仿生学原理,仿照人手外形设计了气动柔性五指机械手。该机械手手指结构采用模块化设计,由自主研制的气动单向弯曲关节和多向弯曲关节通过连接盘串联组合而成。在建立的机械手气动实验平台上,完成机械手的抓取实验。结果证明该机械手动作灵活,具有较好的物形适应性,可以抓取球体、圆柱体和长方体等多种形状的物体。     

OPC UA信息模型在工业机器人监测系统中的应用研究

针对机械制造加工车间多元异构设备接口协议不一、多源异构数据格式语义不一造成的信息集成和设备互联互通互操作难以实现的问题，基于OPC统一架构（OPC Unified Architecture,OPC UA），提出一种集OPC UA信息模型和OPC UA数据通信于一体的工业机器人监测系统。给出建模流程，采用OPC UA规范、节点和引用等核心技术，设计抽象机器人共有信息模型，分解、归纳私有组件模型，模块化设计构建OPC UA服务器与客户端，综合服务器地址空间映射、OPC UA通信等技术处理异构数据，以此提供规范化数据和标准化数据通信。选择典型刹车盘柔性加工单元进行现场应用，将信息模型应用于上下料机器人监测系统。结果表明：机器人数据格式和数据操作得到统一，设计的OPC UA信息模型能满足上下料机器人监测系统实际应用需求，验证了信息模型完整性、实用性和所提框架的可行性。     

管道插接相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

基于开放平台的机器人视觉抓取控制系统设计

设计了一个基于开放式运动控制平台的机器人视觉抓取控制系统。该系统将视觉技术与机器人运动控制系统相结合,采用模块化设计,利用TCP/IP网络实时传输实现信息交互,机器人在视觉引导下完成复杂条件下的抓取作业,系统的可靠性、实时性及可扩展性都得到了提高。该系统应用于自主研发的4轴关节式机器人,运行稳定可靠。