纠偏技术在弧焊机器人路径规划中的应用

基于OpenGL技术开发的MOTOMAN-UP20孤焊机器人离线编程系统在实际焊接过程中存在较大的位置误差,为解决此问题,提出了一种实时纠偏方法.该方法首先通过最优路径规划减小位置误差.然后利用计算机输出实时纠偏信号来修正机器人运动轨迹,从而减小机器人运动系统产生的各种误差.实验结果表明,该方法能有效提高机器人运动轨迹的精确度,从而提高焊接质量.     

机器人与环境碰撞接触控制研究

为实现机器人末端与环境间碰撞接触的稳定控制,设计了一种基于系统能量快速衰减的机器人力/速度控制方法.设计的控制方法在未接触状态下实现机器人速度控制,在碰撞接触状态下,控制根据接触力误差和机器人末端速度调节系统的力误差反馈控制系数,实现系统能量快速衰减;同时,采用模糊控制方法对力误差反馈控制系数近一步微调,以增强碰撞接触过程的稳定性.实验表明设计的控制方法较常规PID控制方法能明显提高机器人与环境碰撞接触过程的稳定性.     

真空机器人轨迹规划研究

为了使真空机器人获得高速、高精度的运动性能并减少系统的残余振动,文中提出了一种加加速度受限的非对称轨迹规划方法.首先阐述了该轨迹规划方法中轨迹限制条件的定义,然后根据定义的限制条件值给出了所有可能的加速度轨迹形状,并给出了各种轨迹形状下的完整算法及实现,最后将该算法应用于真空机器人运动规划中,该机器人用于在真空腔室中进行硅片传输工作.实验结果表明该方法可以有效地提高机器人的定位精度和效率并减少系统的残余振动.     

仿人机器人行走间隙碰撞系统混沌动力学分析

为研究仿人机器人行走过程中由间隙碰撞引起的行走不稳定问题,建立了一类含间隙碰撞的三自由度动力学模型,与现有模型相比能够更好地模拟行走过程中脚与地面之间的间隙碰撞过程。结合该动力学模型推导出数学模型,进而运用模态叠加法计算了该碰撞系统在周期激励下的动力学响应。把庞加莱截面作为间隙碰撞界面,对该碰撞系统进行混沌动力学分析,发现其具有混沌运动特征。研究结果为仿人机器人行走间隙碰撞系统的研究和控制提供了理论依据。     

基于视觉引导的FANUC机器人抓取系统研究

针对目前工业机器人上料时大都采用预先示教的方式,一旦工作条件发生变化就会导致抓取失败的问题,研究了一种基于视觉引导FANUC机器人的抓取系统,提高了机器人柔性化抓取能力。系统采用单目视觉定位方法:将图像中的特征点通过相机标定参数、Eye-in-Hand手眼标定参数转换为机器人基坐标系下的位姿,利用FANUC Robot Interface实现上位机与机器人通信并把定位结果发送到机器人位置寄存器,引导机器人运动到相应位置并通过末端执行器完成对空心圆柱体工件的抓取。经过多次抓取实验数据分析,该系统定位误差在0.5mm以内,具有很好的实际应用价值。     

基于声发射的扫地机器人外壳碰撞点定位研究

扫地机器人领域的核心问题是定位问题,对扫地机器人行进过程中的碰撞位置进行有效定位是提高清扫效率的关键。声发射作为一种新型的无损检测技术,它的信号特性让其能在各种材料环境下进行定位实验。基于声发射技术的时差定位系统对于碰撞信号这种突发型信号有较好的捕捉定位能力,采用声发射时差法研究扫地机器人外壳在发生碰撞时的对应位置并进行定位误差分析。结果表明,声发射时差定位法能简单且快速地对碰撞点进行有效定位,利用声发射时差定位计算出的坐标与实际碰撞点坐标的误差最大值为8.45 mm,最小值为0.7 mm。研究结果可为实验研究和工程中声发射事件的精确定位提供重要参考。     

非接触式测量机器人的误差分析

本文介绍了一种新型的非接触式机器人测量系统,该系统以串联机器手作为主体,激光位移传感器为测量探针,对球壳类、回转类部件的几何尺寸、表面缺陷进行非接触、高精度测量。该测量系统将机器人旋转关节的角位移测量转换成弧长测量。本文详细分析了这种方法的优缺点,以及机器人运动学参数的误差对机器人末端执行器位置精度的影响。     

虎克铰间隙对3-RUU并联机构定位精度的影响

对于并联机器人而言,关节间隙是影响机器人精度的重要因素。采用极限误差的方法,对虎克铰关节的空间间隙进行等效分解,利用数值算法,建立关节间隙与末端动平台的定位精度之间的函数关系和位姿误差分布图,与机器人运动学雅可比矩阵条件数分布图进行对比分析,得到位置误差与雅可比矩阵条件数分布规律相似,而姿态误差与此相反的结论,该结论可作为机构优化设计的理论依据。     

四自由度串并联机器人的位姿误差分析

介绍四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联机器人的机构特点和机器人位姿误差分析的"小位移摄动法",利用该方法建立该构型机器人的位姿误差分析模型,通过仿真实验分析机器人广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响。仿真结果表明角度误差对机器人末端位置误差的影响较大,结构误差对机器人末端位姿误差的影响不大,证实该位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供参考。     

双关节式机器人时间优化的动态避碰规划问题研究

文章针对具有公共工作空间的双关节式机器人系统,介绍了一种时间优化的动态避碰规划方法。根据单机器人不与静态障碍发生碰撞的运动路径,在保证具有最大加减速度条件下规划其时间优化轨迹。通过几何建模,利用空间几何物体间的Euclidean距离来实现系统的碰撞检测,并采用在初始位置延迟最小时间的方法解决双机器人的动态避碰问题。最后建立了基于Motoman-UP6的双机器人仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

具有不确定性的主从机械手自适应模糊控制

针对具有不确定性且存在执行器未知约束的遥操作机器人系统，研究自适应模糊轨迹跟踪控制方案。该方案无需精确建立机器人遥操作系统的动力学模型，也不需要测量机械臂末端的运动参数与末端受到的外力。通过自适应模糊系统逼近未知的机器人动力学模型，利用运动学参数线性化特性构建预估机器人雅可比矩阵，辅以参数更新律实现跟踪目标的近似表示。此外，通过采用Nussbaum函数处理执行器受到的输入约束实现输入约束补偿。针对遥操作机器人系统主从端受到的相互作用力，借助自适应模糊系统，在控制律中添加模糊项实现对相互作用力的逼近，从而实现更为稳定、精确的轨迹跟踪。通过李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环动力学系统是有界的，且位置误差收敛于零，仿真试验进一步证明了理论方案的有效性。     

室内移动轮椅式机器人的运动控制研究

针对室内移动轮椅式机器人在运动过程中,机器人特性受到材料磨损、环境差异等因素的影响而发生改变,导致采用经典PID的控制出现超调量大、响应慢、易振荡等问题,本文提出采用模糊推理获取PID参数的方法。设计了机器人的运动控制系统;建立了机器人的运动学模型;结合实际操作人员控制机器人的实际经验,采用模糊推理得到PID的控制参数;最后,进行了机器人的实验。实验结果表明,采用模糊PID能有效地减小航向角的偏转误差,降低系统的超调量,提高系统性能。     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。     

Developing of robot flexible processing system for shipbuilding profile steel

A robot flexible processing system of shipbuilding profile steel was developed. The system consists of computer integrated control and robot. An off-line programming robot was ased for marking and cutting of shipbuilding profile steel. In the system the deformation and position error of profile steel can be detected by precise sensors, and figure position coordinate error resulted from profile steel deformation can be compensated by modifying traveling track of robotic arm online. The practical operation results show that the system performance can meet the needs of profile steel processing.     

基于旋转电弧传感的空间位置曲线焊缝跟踪

采用空心轴电机驱动的旋转式扫描焊炬作为电弧传感器，以示教再现式弧焊机器人为控制对象，介绍了焊缝跟踪系统的组成。以理想状态的旋转电弧传感信号处理方法为基础，研究了平焊、横焊及立焊位置焊缝偏差的识别方法。采用模糊控制方法，设计了机器人焊缝跟踪控制系统。实现了空间曲线焊缝的自动跟踪，大大提高了示教再现式弧焊机器人的自动化程度。     

一种用于控制工业机器人运动轨迹误差的观测控制策略研究

为了提高工业机器人运动轨迹的控制准确度,提出一种运动误差观测控制策略。分析机器人的组成结构,明确其工作原理。建立工业机器人的坐标系,并在该坐标系上求取机器人连杆间坐标系的变换矩阵;利用连杆间坐标系的变换矩阵,得到机器人末端执行器的运动学模型。以机器人的测量运动误差为依据,联合工业机器人的标称正向运动学模型,求取传感器架以及标称架与底座之间的变换模型;通过该变换模型,计算传感器架相对于标称架之间的位置向量及动态误差变换矩阵,得到测量运动误差值;通过测量运动误差值,构造运动误差观测器,用于获取机器人的估计运动误差,并将估计运动误差联合神经网络控制器,以实现对机器人运动轨迹的准确控制。利用此方法和滑模控制策略对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,结果显示：此方法能准确地对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,而且与滑模控制策略相比,此方法的追踪精度提高了34.25%。说明此方法能对工业机器人的运动轨迹进行精确的控制。     

基于碰撞危险度的移动机器人避障模糊控制

在基于模糊逻辑的移动机器人局部路径规划基础上，引入了由移动机器人与障碍物之间的距离和相对方位确定的磁撞危险度[1]（Risk-degree of Collision)。与仅用距离作为输入变量相比，把危险度作为模糊逻辑的输入变量可以有移动机器人下一步的决策控制提供更加准确可靠的依据。最后，给出院 移动机器人在有静止和运动障碍物的环境中的避障仿真结果，表明该方法是可行的。     

电液伺服系统的模糊自适应复合控制研究

电液位置伺服系统的阻尼比较低,造成电液位置伺服系统响应速度慢及跟踪性能较差。为解决此问题,提出一种模糊自适应控制与速度正反馈、加速度负反馈相结合的复合控制策略。通过速度正反馈来提高系统的开环增益,加速度负反馈提高阻尼比,从而提高系统动态响应速度并减小位置误差。利用前馈控制拓宽系统频宽,进一步减小位置跟踪误差。对传统PI控制、模糊PI控制、模糊PI复合控制算法下的系统响应性能进行仿真分析,结果表明:采用所提出的复合控制策略时,系统动态响应速度比模糊PI控制提高约76.9%,比传统PI控制提高约84.2%,其位置跟踪误差几乎为0。