成捆钢筋端面自动贴标系统的机器人位置优化

为实现钢铁企业中成捆钢筋端面贴标的自动化,对成捆钢筋端面自动贴标系统中机器人的运动情况进行研究,利用D-H参数法导出UR5机器人的各连杆坐标系之间的变换矩阵,进而求出UR5机器人反向运动学的解析解。给出了UR5机器人最优摆放位置的评价标准,并在此规则下利用粒子群优化算法对UR5机器人进行位置优化。依据以上分析结果可以为成捆钢筋端面自动贴标系统中机器人的位置设计提供理论上的支持和数据上的参考,并对该系统的实际应用具有指导性的意义。     

基于机器视觉的圆钢实时贴标系统设计

为了实现圆钢端面智能贴标的需求,提出了一种基于机器视觉的圆钢实时贴标系统设计方案,并完成了系统的软件和整套硬件的设计。该系统的硬件部分主要通过获取图像信息数据以及进行机器人贴标操作,软件部分采用基于轮廓提取和圆形特征识别的图像处理方法,实现对圆钢端面中心的快速识别和精确定位,并通过串口通信将数据上传给控制系统。实际应用表明,该系统在满足钢铁企业实际生产需求的基础上,还具有高效率、高准确率的特点,达到了设计要求。     

含四杆机构单元的重载转运机器人构型综合

针对用于轴类物料抓取及卸载的重载转运机器人机构形式单一、转运范围局限大等问题,进行了重载转运机器人新构型的研究。首先分析了重载转运机器人机构的结构特点和工作原理,发现含有四杆机构单元的重载转运机器人具有灵活性高、承载能力大等优势,为构型综合和新方案优选提供依据。其次基于图论对只含转动副的平面机构进行构型综合,得到七杆、九杆机构拓扑胚图,利用胚图插点法对拓扑胚图进行插点,建立拓扑图,进而转化成对应的运动链,得到构型图谱。然后根据重载转运机器人机构中的四杆机构单元和功能构件,对拓扑图进行特定化标记,提出重载转运机器人优选条件,分析和优选特定化标记的拓扑图,得到其最佳构型。最后,利用Adams软件对一种优选机构进行仿真分析,结果表明,该机构在平面运动过程中可以同时实现远距离抓取和大范围俯仰运动,从而验证了该机构构型设计的合理性。     

机器人自动贴标系统设计与实施

论文阐述了应用机器人灵活的特性,满足纸箱多平面贴标的需求。该机器人自动贴标系统设计主要用于多种尺寸规格纸箱的粘贴标签,并可对纸箱多个面进行粘贴,贴标系统适应性强,满足多样化需求。     

并联机器人机构构型创新设计研究

提出一种并联机器人机构构型创新设计新方法——桁架推演法,该方法包括三个主要步骤：根据具体设计需求选择自由度为0的并联机构桁架,并选择适当的推演规则;在一定的约束条件下对桁架进行推演;对推演结果分析、判断和决策,得到新并联机构构型。最后举例说明了桁架和推演规则等对并联机器人机构构型创新设计具有决定性影响的关键技术问题。     

并联机器人机构新构型设计的探讨

主要探讨并联机构的新构型,针对现存并联机器人机构的种类,分布特点和技术不足以及应用需求,提出一种新型的把空间移动和转动结合起来的3自由度完全并联机构构型,并分析了它的设计思想,该并联机构可广泛应用在工业机器人,飞行模拟器,微动机器人和并联机床等领域。     

无耦合完全各向同性1T1R并联机器人机构构型综合

基于螺旋理论对具有无耦合、完全各向同性特点的1T1R并联机构进行了构型综合,综合的并联机构采用支链独立驱动原则,即并联机构的输出运动是由独立的输入驱动提供的。首先根据期望1T1R并联机构的运动特征(沿Z轴的移动和绕Z轴的转动)和完全各向同性并联机构的正逆雅可比矩阵必为对角阵的要求,利用螺旋理论构造满足所期望形式的正逆雅可比矩阵;其次根据正逆雅可比矩阵所要满足的条件,确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,据此可完成支链结构螺旋系的配置;最后根据约束螺旋理论依次取出两条支链连接动平台和定平台得到并联机构。通过这种方法得到大量无耦合完全各向同性1T1R并联机构。最后对综合出的一种并联机构进行了运动学分析,验证了构型方法的正确性。     

解耦混联机构的构型综合

为综合得到解耦混联机器人构型,基于GF集理论提出一种简单而有效的解耦混联机构型综合方法及其构型法则。首先阐述GF集的概念及运算法则;其次通过GF集元素组合和转动轴线迁移定理构造混联拓扑结构,并给出机构输入运动副选择原则和解耦分支设计准则,确保了混联机构运动解耦性;然后根据该构型综合原理,完成2T2R四自由度解耦混联机构型综合具体过程;最后,针对所综合的解耦混联机构,运用混联机构末端分析方法求解其机构的自由度,同时求得其雅克比矩阵,验证了该机构的解耦特性,进一步证明了该构型方法的有效性。     

机器人机构的优化综合

应用最优化技术进行机器人的精度综合，确定能满足绝对位姿精度和重复位姿精度要求，并可使公差制造成本最低的最优连杆参数公差和关节伺服定位精度。在误差概率分析的基础上，建立了机器人机构精度概率优化综合的数学模型。     

基于图论的可重构机器人构型综合

提出了一种简单而有效的可重构机器人构型综合方法,应用的理论基础是图论。为此,首先将可重构机器人的各模块抽象为积木块,这样,可重构机器人系统可用一个图来描述,基于图论原理和模块间的连接约束条件,得到模块所有可行的组合装配构型。利用该方法对一种由齿轮传动模块、齿条传动模块、带传动模块和平面连杆机构等4个模块组成的4自由度可重构机器人进行了构型综合,得到了它全部6种可行的装配构型,从而有效地完成了可重构机器人的概念设计。     

一类新型同轴式分度机构构型综合

针对高速分度运动的工程需求,采用颜氏创造性机构设计方法,研究一类新型分度机构的构型综合。以一种现有同轴式分度机构为对象,在系统分析其拓扑构造特性的基础上,构建出一般化运动链及其运动链图谱。再根据机构的结构特点及设计需求,构建特定化运动链图谱,经由具体化程序,通过遴选图谱中构件和运动副类型,获得机构图谱。结果表明:有两种特定化运动链,各有6种运动副分配方式,因此得出12种可行的机构设计方案。并给出几种可行的设计方案,为新型分度机构的构型创新与遴选提供借鉴。     

基于构型组合的空间探测机器人移动机构设计

提出基于构型组合和构型创新的空间探测机器人移动机构设计方法.该方法将轮式空间探测机器人视为由轮系、悬架和车体三类子构型组合而成的多体系统.提出同构组合和异构组合两类设计模式,将空间探测机器人移动机构的创新设计归结为子构型获取和子构型组合,并对两类设计模式进行理论分析,建立计算模型.分析国内外经典空间探测机器人移动机构构型,设计两种轮系构型和两种悬架构型,通过构型提取和构型创新得到4种轮系构型、5种悬架构型和5种车体构型.以四轮、六轮和八轮空间探测机器人为研究对象,采用基于构型组合的设计方法,通过同构组合得到70种新型同构组合空间探测机器人移动机构,通过异构组合得到165种新型异构组合空间探测机器人移动机构.     

基于李群理论的并联码垛机器人构型综合

码垛机器人是一种用于生产线上物料堆垛与机床上下料的机器人,现有的码垛机器人多采用串联结构,而串联结构又具有误差累计大、刚度差、精度差等缺点。并联机构是一种动静平台通过多条支链联接而成的机构,具有刚度大、误差累积小、负载能力强等优点,将并联机构引入码垛机器人领域有望解决现有的串联码垛机械手的误差累积大、刚度差等问题。而现有的并联机构还未成熟,尤其是可用于码垛行业的构型明显不足。采用李群理论进行了并联码垛机器人的构型综合,获得了多种能满足搬运码垛任务的并联机构。     

基于螺旋理论的并联码垛机器人构型综合

码垛机器人主要用于物流生产线物料搬运、堆垛等工作,负载能力是其一项特别重要的指标,而现有的码垛机器人采用串联构型,造成机器人机构笨重且负载能力较小,不能满足实际生产的需求。并联机构具有高速高强度的优点,已在运动模拟器、机床等领域取得成功应用,但并联机构在码垛机器人上的应用还鲜有报道。通过螺旋理论可综合出多种能够满足码垛需求的并联机构构型,并为后续深入研究并联机构在码垛生产线上的应用提供了大量的可选构型。     

仿人机器人构型

对人形机器人构型的研究现状进行综述,分析国内、外现有人形机器人普遍采用的串联构型的特点;介绍人体的结构,对关节、肢体构成与运动进行简化,建立人体的简化构型;利用基本运动单元,以人体构型为原型,从结构、运动、功能仿生的角度出发,在多自由度关节处引入并联机构,采用等效机构替代关节及组合方法,构建人形机器人构型,得到肢体并联、混联(串、并联共存)构型与整体混联构型。试验证明,采用该类构型可使机器人肢体末端的运动更灵活、平滑连续;改善输出状态,提高机器人的机动与操作能力;使机器人刚度大、承载力大、运动稳定性高。丰富了人形机器人构型,为人形机器人设计提供理论依据和更多的构型选择。     

3自由度转动广义解耦并联机构构型综合

基于传统解耦并联机构的定义,并结合3自由度转动解耦并联机构的研究现状,提出一种广义解耦的概念。在广义解耦中,对机构的输出参数进行限定,同一输出参数对应的运动可叠加,保证移动解耦或者转动解耦并联机构具有更好的输出特性。根据机构运动与分支运动之间的关系,提出一种新型广义解耦并联机构型综合方法,包括分支运动规划、分支型综合、分支组合三个过程。根据并联机构中的运动副特性,得到分支实现单一轴线方向转动的条件,并基于该转动条件提出一种转动单元的概念。基于广义解耦并联机构的定义,选取一组满足要求的参数作为3自由度转动解耦并联机构的输出参数,利用提出的型综合方法,并结合转动单元的概念,对3自由度转动广义解耦并联机构进行型综合并得到了大量3自由度转动广义解耦并联机构构型,同时验证了广义解耦的概念以及型综合方法的可行性和有效性。该研究为解耦并联机构的型综合提供了理论基础和新的设计方法。     

果蔬采摘机构构型方案综合评价模型研究

分析果蔬采摘机构构型方案评价问题特点,选取灰色关联分析综合评价方法。制定果蔬采摘机构构型方案评价因素集,建立方案评价层次结构,构建基于模糊一致矩阵的评价因素权重排序模型。比较采摘机构构型方案评价列集与设计需求评价参考数列的几何相似程度,建立灰色关联度评价模型。对菠萝采摘机构构型方案进行综合评价,获得的最优方案结果合理,表明该模型具有科学性和实用性。     

基于平面机构运动链的LEMs构型综合

提出一种LEMs机构综合方法,该方法能够求解包含转动副和移动副,以及机架和主动件变换的LEMs机构综合问题。首先,构造平面运动链的杆组邻接矩阵,基于此杆组邻接矩阵,求解给定构件数和自由度数的所有平面机构的可能连接方式;其次,基于构件和自由度的数目,分析杆组的所有装配方式,构建杆组邻接矩阵的框架,依据一定的约束条件,将第一层及之后的杆组依次装配到主动件和机架或者前层杆组上,并且同步辨识同构体,从而获取只含转动副的所有平面机构构型;然后,将主动件的运动副类型以及不同类型的各级杆组分别代入前述所求得的平面机构构型,得到包含转动副和移动副,以及机架和主动件变换的所有平面机构构型;最后,用相应的柔顺片段代替刚性片段,完成LEMs构型综合。     

果蔬采摘机构构型方案的模糊综合评价

为保证果蔬采摘机构设计质量,针对机构构型方案信息的模糊性和不确定性,选取模糊综合评价法进行比较优选。分析果蔬采摘机构工作性能指标的关联性和重要性,确定构型方案评价因素指标,构建方案评价层次结构。建立模糊综合评价数学模型,确定模糊量化方法和评价隶属度矩阵。选取层次分析方法,确定评价因素权重集。对菠萝采摘机构的评价优选表明,RRP串联手臂机构和RR并联手腕机构组成的构型方案综合评价分值最高,3RPS并联手臂机构和RR串联手腕机构组成构型方案评价分值最低。评价结果与理论分析结果一致,表明模糊综合评价模型具有合理性与实用性。     

基于球面五杆机构的变胞并联机构构型综合

提出一类基于球面五杆机构的变胞并联机构。基于具有解耦特性的球面五杆机构,应用螺旋理论综合出一类具有变胞特性的可重构混联支链,该混联支链由一个球面五杆机构和一个四自由度串联支链混联而成,应用三条相同的所述可重构混联支链构型出一类变胞并联机构。不同于现有利用约束奇异和支链奇异综合可重构并联机构的方法,提出利用球面五杆机构的解耦特性和关节锁死的方法来实现并联机构的可重构,因此该类变胞并联机构可有效避免重构过程中的约束奇异以及支链奇异。该类变胞并联机构可在一个广泛的范围内变换其工作模式和自由度,且伺服电动机均可安装在机构的固定平台。提到的方法可应用于其他基于解耦闭链的变胞并联机构构型综合。