逆向驱动焊接机器人NURBS轨迹规划

针对焊接机器人逆向运动学不易求解且多解或无解的缺点,提出一种基于ADAMS和MATLAB的逆向驱动轨迹规划方法,并采用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)进行关节曲线拟合,并进行焊接机器人的运动学仿真.结果表明,与正弦曲线和五次多项式等传统规划算法相比,逆向驱动NURBS轨迹规划算法,获得的各关节角位移曲线光顺性较好,机械手各方向的位移误差均较小,误差小于1 mm,从而快速准确实现焊接机器人的预期轨迹,为焊接机器人轨迹规划提供了一种新思路.     

基于线激光扫描的工业焊缝外观检测系统

文中针对表面带有鱼鳞纹的焊缝提出了工业焊缝外观检测算法：采用高维最小二乘法来拟合焊缝轮廓线,求取拟合轮廓线的二阶导数来确定焊趾范围;并基于拟合轮廓与实际轮廓间的位置偏差提取特征点,进而得到工业焊缝的形状参数.基于上述算法,开发和调试工业焊缝检测的软硬件系统.试结果表明,针对表面有鱼鳞纹的焊缝该算法可以稳定、准确、快速的进行检测.工业应用表明,该系统可稳定实现焊缝轮廓数据的快速采集.通过该系统实现对采样数据的处理计算,最后得到准确的检测结果.     

机器人关节空间的轨迹规划研究

讨论了一种四自由度工业机器人的关节空间的轨迹规划问题。利用三次样条函数对关节变量进行插值，使规划的轨迹函数连续且平滑，保证了机器人在整个作业过程中的运动平稳。实验表明，该轨迹规划方法是准确可行的。     

高速运转凸轮反求的等距曲线方法

根据三次均匀有理B样条曲线、等距曲线的基本理论 ,推导了等距三次均匀有理B样条插值算法和应用于凸轮反求的优化算法 ,较好地解决了坐标机测量一般光滑柱状面的技术问题。用此方法反求出的高速运转的凸轮 ,无论是进行机构运动仿真还是实际运用均能达到要求。     

工业机器人多目标轨迹优化

基于工业机器人时间、能量、冲击最优等多目标下的轨迹优化问题,采用多目标优化方法进行研究。采用七次B样条插值曲线,构造工业机器人连续并且两端端点的参数都可以进行设定的轨迹,保证了工业机器人的运动性能。然后采用改进遗传算法对工业机器人进行优化,得出Pareto最优解集。在自主研发的六自由度工业机器人上的仿真结果表明：七次B样条插值可以得到连续的机器人轨迹,改进的遗传算法可使B样条轨迹进行有效的多目标寻优,获得良好的Pareto前沿。     

骑座式相贯线焊缝焊接机器人连续轨迹规划

采用弗莱纳-雪列矢量对焊枪端点的运动轨迹进行了有效地规划,针对相贯线焊缝焊接机器人的焊接要求,推导出了轨迹的时间函数和焊枪的规划矩阵,为骑座式相贯线焊缝焊接机器人的轨迹控制提供了依据和算法支持。然后通过Matlab仿真软件对一相贯线焊接轨迹进行仿真,结果表明:依此方法对焊枪端点轨迹规划可以有效地完成焊接过程焊枪轨迹控制。     

六足机器人腿部最优时间轨迹规划

为了提高六足机器人腿部控制的平稳性、动作快速性,利用五次B样条曲线进行关节空间轨迹规划,从而使关节运动的速度、加速度和脉动连续。利用B样条曲线的凸包性把腿部关节速度与加速度约束转化为对曲线控制顶点的约束。通过MATLAB遗传算法工具箱对运动轨迹进行时间优化,利用罚函数解决关节约束问题。仿真结果表明:该轨迹规划方法有效且可行。     

基于五次B样条的机械手关节空间平滑轨迹规划

为实现机械手作业轨迹平滑,关节轨迹的速度、加速度、加加速度保持连续,起始和停止的速度、加速度和加加速度可以任意配置,采用5次B样条曲线插值方法构造关节轨迹。推导了B样条曲线插值轨迹算法;通过VC++6.0开发平台,基于MFC框架类和OpenGL图形库仿真出机械手的运动过程,并绘制出各关节的位置、速度、加速度时间曲线图。仿真结果表明,该方法使机械手关节调整平滑且运动平稳,运动性能显著优于传统的三次样条轨迹规划。     

双机器人协同焊接的轨迹优化

提出一种双机器人协同焊接轨迹优化方法.基于弗莱纳-雪列矢量理论,建立并修正复杂焊缝离散点坐标系.在双机器人协同焊接有效工作空间内,以最佳焊位、焊接速度恒定、无碰撞以及一定焊枪工作位姿为约束条件,确定双机器人初始焊接点可行域.基于焊接平稳性思想,以焊接全过程双机器人各关节角位移变化总量最小化为优化目标,获取最优初始焊接点和其对应的最优焊接轨迹.搭建试验平台,比较最优初始焊接点和其它可行点的协同焊接轨迹.对各关节的平均角速度、角速度波动性、峰值和焊接时间四个方面分析.结果表明,提出轨迹优化方法是有效的.     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向,直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续,采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象,因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化,使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验,实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

基于知识的弧焊机器人焊接参数二次优化

提出了焊缝特征坐标系的概念,采用焊缝特征坐标系来描述各种焊接接头复杂空间焊缝的焊接位置,并将复杂空间焊缝分解为“立坡焊”和“横坡焊”两种简单焊接位置的组合。提出并建立了基于知识的焊接参数二次优化的思路和相关软件系统,引用齐次变换技术求解空间焊缝的转角β和倾角α,并根据β、α和相关知识库进行焊接参数的模糊推理实现焊接参数二次优化。     

基于焊接机器人的关节空间轨迹规划方法

针对"昆山一号"机器人关节空间运动的实际需求,结合机器人实时轨迹插补算法,提出了关节空间轨迹规划方法.运用离线编程软件仿真得到机器人末端运行轨迹,路径平稳连续.通过MATLAB 仿真得到机器人各个关节角度变化曲线和关节速度变化曲线,关节角度曲线平滑连续,关节速度曲线合理无突变.关节空间规划方法也可以应用在由变位机、导轨和机器人组成的多轴系统中,运行轨迹连续稳定,速度曲线满足工艺要求.该方法应用于"昆山一号"焊接机器人中,满足焊接实时调速和实时调整轨迹的需要.规划结果表明关节空间规划方法是合理正确的.     

基于动力学模型的移动焊接机器人焊缝轨迹自动跟踪

焊缝跟踪过程中对于精度的较高要求使跟踪系统的动力学问题变得尤为突出。针对该问题建立了一种移动焊接机器人的动力学模型,该模型具有非完整的力学系统形式。在焊接机器人动力学以及十字滑块协调控制的基础上,设计了滑模变结构控制器,并考虑了外界因素,如电机动力学、机器人惯性、工件表面粗糙度等对精度的影响。理论和仿真结果表明,建立的动力学模型以及滑模变结构控制的算法正确有效,为智能自动控制方法在焊接机器人的离线编程、动态控制机仿真等方面奠定了基础。     

基于CAD/CAM技术的机器人连续轨迹规划

在复杂零件造型及弧焊中,提出了基于CAD/CAM技术的机器人连续轨迹规划算法.该算法利用CAM中的造型及铣加工功能模块获得待加工工件表面信息,然后综合考虑机器人系统加工精度和加工速度的要求,采用累加弦长的三次参数B样条算法,调整和优化工艺参数,并将CNC轨迹转化成机器人运动轨迹.实验证明,该算法所生成的连续轨迹运动精度更高,运行更平稳,可满足面向复杂轮廓的现代高速高精度的机械加工要求.     

基于样条插值算法的工业机器人轨迹规划研究

工业机器人的控制系统是封闭且独立的，通过示教方式来在线编程是很难完成复杂的曲线运动，效率较低。为此在工件面型图像中对待加工轨迹进行规划，根据三次B样条曲线插值算法对规划好的加工路径轨迹进行数据处理，通过离线编程把加工轨迹数据点格式转换成机器人程序文件，把复杂的曲线运动分解成直线运动和圆弧运动，从而实现工业机器人的复杂曲线运动。实验过程中机器人运动流畅没有停顿，实际运动轨迹和规划运动轨迹吻合得很好，证明该方法有效可行。     

平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位

平面自主移动焊接机器人用于在狭小的船舱格子间作业,其焊接初始定位主要依靠人力。但有时工人很难进入纵向空间狭小的格子间,且提起机器人需要克服机器人本身的重力和底座磁吸附力。利用超声波传感器的工作特性,将机器人旋转扫描壁面得到的位置信息,使用最小二乘法拟合出在整个扫描过程中垂直于壁面的时间点,建立机器人边距调整的数学模型,标定单目视觉传感器修正保护距离。结果表明,该系统解决了机器人检测定位初始焊接位置的问题,对于复杂的工作环境有较强的适应性。     

基于MATLAB的球管相贯空间曲线焊缝的数学模型

核电压力容器的焊接中,球面与圆管相贯复杂空间曲线焊缝的自动化焊接是焊接领域的难题,构建该相贯线焊缝的数学模型是研究其焊接问题的前提条件.研究结合球管相贯焊缝的实际情况采用MATLAB软件建立了球管相贯线焊缝的数学模型,将实际空间相贯线简化为平面曲线;考虑壁厚影响,通过增加球径和管径两个方向上的修正量△D和△d,对J形坡...     

基于NURBS的航空发动机叶片焊接修复的轨迹规划

由于航空发动机叶片截面形状复杂,焊接修复精度高,采用基于非均匀有理B样条曲线(non-uniform rational B-spline,NURBS)方法进行轨迹规划.利用NURBS曲线分别表示叶片截面的前缘、尾缘、叶盆和叶背等四部分曲线,经过升阶整合处理,获得统一表达式,从而进行基于NURBS的曲线插补.综合弓高误差、法向加速度和编程进给速度对焊接速度和精度的影响,实现了进给速度的自适应控制.提出了一种分段前瞻控制,简化了前瞻算法,提高了前瞻效率.最后通过仿真试验验证该算法的可行性和焊接精度.结果表明,该算法是可行的,具有良好的焊接精度.     

六自由度机器人运动学仿真及轨迹规划

为减小机器人运动过程中的振动和冲击,延长机器人使用寿命,提高轨迹规划的精度,以六自由度工业机器人为研究对象,针对采用五次多项式样条规划的轨迹因加加速度有突变而导致的轨迹精度不高的问题,采用五次和七次非均匀B样条对机器人轨迹进行规划。机器人的运动学建模和轨迹规划的仿真通过MATLAB平台实现。仿真结果表明,采用五次和七次非均匀B样条规划的运动轨迹速度、加速度光滑,加加速度连续没有突变,机器人轨迹精度较好,运动性能优于五次多项式样条。     

基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划北大核心

为提高机器人能量利用率,提出一种基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划方法。为使机器人各关节速度、加速度、加加速度有界连续,采用7次B样条曲线构造关节空间轨迹。将运动学参数与动力学参数相结合计算机器人工作总能耗。在麻雀搜索算法基础上,用精英反向学习、非支配排序以及高斯-柯西变异策略对其进行改进求解出最优能耗所对应的时间序列,进而规划出能耗最优连续运动轨迹。仿真结果表明,所提轨迹规划方法不仅能实现轨迹的连续平滑,而且能有效降低能量消耗,节约生产成本。