基于直驱并联机构的六自由度振动校准系统研究

直驱并联机构六自由度振动校准系统可以实现高精度和多自由度的运动模拟和校准,具有良好的应用前景。为了解决平台驱动关节滑块位置跟踪精度低的问题,对该机构进行动力学力矩前馈补偿分析。利用虚功原理建立该机构动力学模型,提出一种基本伺服算法与动力学前馈补偿相结合的控制策略。在实验样机上进行力矩前馈补偿,实验结果表明,在开放伺服程序增加力矩前馈补偿后,可以降低该机构在运动时的跟随误差,进行不同幅值单自由度正弦运动时,跟随误差分别下降40.32%、39.04%、43.24%、48.19%。并对振动台进行了性能检测,在平台基础上,搭建激光测量系统和数据采集模块,进行传感器校准和性能分析,平台横向振动比较小,谐波失真度均小于2%,平台具有较好的稳定性和性能。

数字液压缸驱动的六自由度并联机器人刚度特性研究

六自由度并联机器人采用数字液压缸驱动相比于采用电液伺服缸驱动,具有成本低、可靠性高、抗污能力强和结构简单等优点,为研究数字液压缸驱动的六自由度并联机器人刚度特性,首先建立数字液压缸的数学模型并推导出闭环刚度,然后基于全微分法建立六自由度并联机器人的误差传递模型,并结合数字液压缸的闭环刚度,推导出数字液压缸驱动的六自由度并联机器人的刚度矩阵,并分析了刚度矩阵的影响因素,建立AMESim仿真模型并进行仿真研究,揭示出并联机器人各自由度的刚度与正开口量、滚珠丝杠导程等系统固有参数以及与并联机器人位姿之间的关系,研究结果还表明,当并联机器人沿除升沉方向以外的其他方向运动时,升沉自由度和其他自由度之间存在耦合,且耦合刚度会随并联机器人位姿的变化而变化。该研究对数字液压缸驱动的六自由度并联机器人研制及应用有一定的理论价值和实际意义。

六自由度运动模拟平台设计与分析

针对实际道路测试周期长、成本高、容易受到恶劣天气影响等问题,设计一种能够用于车载光电跟踪系统进行模拟试验的六自由度摇摆台。模拟扰动测试,通过六自由度摇摆台提供扰动;对六自由度摇摆台进行结构设计、运动及频率特性分析。结果表明,该摇摆台能够推导其固有频率与机构刚度矩阵和质量矩阵的关系。

基于六自由度机械臂的带电作业机械手模型设计研究

为满足高危环境下带电机器人的作业需求,避免机械臂在运动过程中出现抖动、失控等不良现象,提出基于六自由度机械臂的带电作业机械手模型。首先基于机械臂关节参数构建动力学模型,然后引入混合多项式插值法和粒子群算法对机械臂轨迹规划问题进行分析。实验结果表明,在粒子群优化算法下,机械臂4个关节的运行总时间分别为3.48、3.57、4.58和3.84 s,总运行时间最少缩短了10 s。在约束条件下,机械臂各关节始终处于安全范围内,不存在关节力矩大幅振荡情况。实验结果证实该带电作业机械手模型具有较好的应用效果。

水下六自由度机器人推力分配方法研究

本篇研究的核心环绕在六自由度机器人上,着重分析了机器人的设计理念、控制计算公式、传感器技术及如何分配推力的策略。经过举办的多场实验,研究人员观察到旋量法推力分配与D-H参数推力分配表现出色。结构构造,控制公式,还有传感器技术这三者是决定六自由度机器人性能高低的重要因素。未来,便是期望继续优化机器人的这三大关键部分,并在医疗,航天等领域扩大其应用范围。

六自由度机械臂若干基本问题的研究

六自由度机械臂作为一种重要的工业自动化设备,其应用越来越广泛,基于此,分析了近几年我国六自由度机械臂的研究文献,探讨了当下该领域研究的主流方向和相应的研究方法,总结了部分研究的创新之处.通过分析研究方法中的异同,结合市场调研结果指出了当下六自由度机械臂研究中存在的一些问题,总结为动力学问题、控制问题、感知问题、精度问题及软硬件集成问题,并根据当下研究成果针对每个问题提出了改进措施,最后对未来六自由度机械臂发展方进行了展望.

工业机器人六自由度装配序列规划下避障研究

由于六自由度机器人在装配序列规划中存在顶角叶片重力矩差难以保证、叶片重力矩分布不够均衡的问题,以至于避障过程中出现碰撞。为此,提出工业机器人六自由度装配序列规划下避障研究。通过分析六自由度机器人装配序列中,顶角叶片重力矩差和叶片重力矩分布产生的干涉关系,将装配平稳性、方向调整次数及更换装配工具的频次作为约束条件,设置干涉关系矩阵和适应度函数,以判断装配序列方案是否达到最佳;在装配方案达到最佳后,通过离散化萤火虫算法获取六自由度机器人装配序列最优解;根据该结果检测六自由度机器人碰撞结果,并采用优化随机树节点扩展控制及扩展能力检测的改进快速搜索随机树算法(Rapidly-exploring Random Tree,RRT*)来对所得装配序列进行调整修正,实现工业机器人六自由度装配序列规划下避障研究。实验结果证明:该方法可获取装配效率高、成本小的六自由度机器人装配序列;可以快速规划出最佳六自由度机器人避障路径,有效地避开障碍物,且精度较高、误差较小、实用性较强。

采用辅助学习的物体六自由度位姿估计

为了在严重遮挡以及少纹理等具有挑战性的场景下,准确地估计物体在相机坐标系中的位置和姿态,同时进一步提高网络效率,简化网络结构,本文基于RGB-D数据提出了采用辅助学习的六自由度位姿估计方法。网络以目标物体图像块、对应深度图以及CAD模型作为输入,首先,利用双分支点云配准网络,分别得到模型空间和相机空间下的预测点云;接着,对于辅助学习网络,将目标物体图像块和由深度图得到的Depth-XYZ输入多模态特征提取及融合模块,再进行由粗到细的位姿估计,并将估计结果作为先验用于优化损失计算。最后,在性能评估阶段,舍弃辅助学习分支,仅将双分支点云配准网络的输出利用点对特征匹配进行六自由度位姿估计。实验结果表明:所提方法在YCB-Video数据集上的AUC和ADD-S<2 cm结果分别为95.9%和99.0%;在LineMOD数据集上的平均ADD(-S)结果为99.4%;在LM-O数据集上的平均ADD(-S)结果为71.3%。与现有的其他六自由度位姿估计方法相比,采用辅助学习的方法在模型性能上具有优势,在位姿估计准确率上有较大提升。

考虑点云骨架特征的未知物体六自由度抓取

针对机械臂在非结构化环境下对未知物体生成稳定抓取位姿困难的问题,文章提出一种基于点云骨架特征的未知物体六自由度抓取方法。首先,通过深度相机获取包含物体的场景单视角点云,并在物体表面随机采样得到初始采样点,设计考虑L1中值骨架提取的迭代移动采样算法,保证抓取点最终均匀排布在物体的骨架上;然后,利用骨架点的分布信息和骨架点周围点云的几何信息生成候选抓取位姿,根据抓取器与物体之间的位置关系,使用启发式评价函数评估抓取位姿,从而保证位姿的最优化采样;最后,对不同形状的物体进行仿真实验和实际抓取试验。测试结果表明,文章所提方法可以对常见物体生成稳定的抓取位姿,并能有效拓展到更多形状复杂的未知物体。

利用用户数据报协议数据驱动的液压六自由度并联机构虚拟现实技术

针对复杂系统虚拟现实技术应用时实现精准描述系统的动态工作原理,复现真实系统的运动控制功能比较困难的问题,以具有高阶、非线性、强耦合等特征的液压六自由度并联机构为研究对象,提出了一种利用用户数据报协议(user datagram protocol,UDP)实现专业软件MATLAB与虚拟现实开发软件Unity3D的虚拟现实技术。首先利用三维建模软件SolidWorks构建并联机构三维模型,将模型导入Unity3D软件中并对其施加关节约束;其次对并联机构进行运动学反解,建立MATLAB与AMESim联合仿真模型;最后通过UDP协议,实现MATLAB与Unity3D双向实时数据交互并驱动虚拟机构动作。仿真表明:虚拟机构动作完全符合真实物理系统的工作原理,基于UDP协议数据驱动的虚拟现实技术具有很好的准确性与实时性。

六自由度机械臂抓取汽车零件的旋角控制方法

当前机械臂抓取汽车零件旋角控制方法存在零件目标物体定位误差较大问题。为此,提出六自由度机械臂抓取汽车零件的旋角控制方法。采用双目视觉方法定位汽车零件目标,通过工作空间法准确计算六自由度机械臂抓取汽车零件的旋角,利用拉格朗日方法对六自由度机械臂完成动力计算,实现六自由度机械臂抓取旋角的控制。实验结果表明,文章所提方法能够准确、有效地完成六自由度机械臂对汽车零件目标的抓取,说明机械臂抓取旋角控制效果较好。

基于改进蝴蝶搜索算法的六自由度机械臂路径规划

针对目前机械臂路径规划的主流算法,如RRT算法、蝴蝶算法和人工势场法等在全局搜索时易遇到寻优精度低、收敛速度慢,在局部搜索时易陷入局部最优解等问题,提出一种改进蝴蝶搜索算法。针对基本蝴蝶算法在种群初始化时添加了Cubic映射,在进行全局和局部搜索时加入非线性惯性权重系数和融入樽海鞘群算法,在确定最优解后加入了柯西变异,以此来提高算法收敛速度和寻优精度等问题。通过MATLAB构建六自由度机械臂和三维空间障碍物的三维模型,并进行仿真实验。结果表明:改进后的蝴蝶算法增强了收敛速度和寻优精度。最后进行了真机实验,验证了改进后的蝴蝶算法能够快速实现机械臂的路径规划。

基于ADAMS六自由度矿用液压机械臂的动力学仿真

为保障煤矿井下运输安全,减少井下人工搬运,进一步提升搬运机器人的井下运输效率至关重要。针对该现状提出一个具有六自由度液压机械臂的搬运机器人机械结构设计方案。利用SolidWorks软件建立液压机械臂的仿真模型,并采用ADAMS软件对机械臂关节角速度进行动力学仿真,最后进行计算对比。由仿真结果总结得出该方案机械臂结构设计具有合理性。

六自由度机械臂抓取汽车零件的旋角控制方法研究

随着人工智能技术的发展,六自由度机械臂在汽车制造领域的应用越来越广泛。目前,机械臂在抓取汽车零件时存在抓取目标定位误差较大的问题,影响了汽车零件的生产效率。因此,本文提出了采取双目视觉方法定位汽车零件目标,通过运用工作空间法计算六自由度机械臂抓取汽车零件的旋角的方法,满足了六自由度机械臂抓取汽车零件的总体要求。实验设计的六自由度机械臂能够精准、高效地完成汽车零件的抓取工作,说明机械臂抓取旋角控制的效果较为理想。

六自由度机械臂轨迹规划方法的研究

针对带有抛物线过渡的线性插值方法在加速段与线性段衔接时刻冲击过大的问题,提出了带二三次多项式混合过渡的线性插值轨迹规划方法。通过在冲击激烈变化时刻的时间邻域内增加三次多项式曲线,使加速度可连续变化,削弱冲击在此时对机械臂关节的影响。给出了提出的轨迹规划方法的轨迹曲线方程。针对六自由度机械臂关节运用MATLAB对关节空间进行仿真,并对两种轨迹规划方法在角度与角加速度方面进行了比较分析。仿真结果表明:新提出的方法能够有效削弱冲击对关节的影响。

基于PSD的六自由度位移测量解耦方法研究

基于位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)的六自由度(6 Degree of Freedom,6DOF)位移测量对紧凑空间内精密位移台初始位置和姿态的精密测量具有重要作用。精密位移台位移与PSD上光斑位移之间非线性关系的解耦是实现精密位移台亚微米及微弧度位移测量精度的关键。根据PSD与6DOF精密位移台上角锥棱镜之间的位置关系,构建了6DOF位移测量方案,建立了6DOF位移台位移与PSD上光斑位移之间的精确对应关系模型,采用数值计算法对该模型进行解耦求解,并与小角度近似法进行了对比分析。结果表明,当6DOF位移台单自由度位移范围为±10 mm和±10 mrad时,数值计算法引入的解算误差最大值为10^(-17)mm和10^(-15)~10^(-16)mrad量级,而小角度近似法引入的解算误差最大值为5.39μm和35.5μrad;在此基础上,采用蒙特卡洛法以随机均匀分布方式产生10000组六自由度位移进行分析,表明数值计算法引入的解算误差平均值为10^(-17)mm和10^(-17)mrad量级,而小角度近似法引入的解算误差平均值为10^(-3)~10^(-6)mm和10^(-5)mrad量级,其中z方向解算误差达到4.4μm,R_(x)和R_(y)方向解算误差达到28μrad,故小角度近似法无法满足上述位移测量精度要求。所提出的基于数值计算法的解耦方法对实现6DOF位移台的高精度位移测量具有重要意义。

基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划

针对快速扩展随机树(RRT)算法路径代价大、采样过程慢的问题,提出1种改进的RRT算法对六自由度机械臂进行路径规划。结合RRT*和RRT-connect算法的优点,应用目标采样的思想加强算法向目标点搜索的趋向性,引入贪婪思想提高算法效率,结合五次B样条插值对路径进行平滑优化,缩短规划路径的时间及长度;利用Python中的matplotlib功能包统计RRT与改进的RRT算法规划所需时长、采样点数与路径长度,且在ROS平台中利用动态规划库进行算法配置,验证改进算法的路径规划效果。结果表明:相比传统RRT算法,采用所提改进算法对六自由度机械臂进行路径规划,在平均路径长度上缩短了29.5%、在规划路径时间上缩短了8.5%,路径规划成功率提高至96.7%,验证了该算法在实际应用中的可行性。

六自由度机器人工具端力学参数校准试验设计

针对六自由度机器人工具端的力学参数校准难、精度低和操作性不足等问题,提出了一种基于激光跟踪技术与力学传感器融合的机器人工具端力学参数校准方法,研制了一种六自由度机器人多功能简易校准试验用工装夹具,基于DH参数法构建了机器人工具端力学参数校准模型。在KUKA公司的KR 210-R2700产品上进行了方法验证,并进行了不确定度研究分析,试验结果数据验证了校准方法的可行性和一致性。

基于STM32的六自由度机器手臂的研究

本文介绍了一款适配于快递中转站的六自由度机器手臂系统,系统通过操纵PS2手柄控制机器手臂的底盘、腹部、胸部、颈部、合金爪子一共六个舵机,实现舵机六个自由度的旋转以及合金爪子开合程度的控制,该机器手臂可对质量小于800g、距离小于400cm的物体进行抓取和投放。经过多次实验验证,该控制系统可以自动、快速分拣物体,从而提高快递包裹的分拣效率和正确率。

浅析六自由度动感平台在科普展项中的应用——以上海天文馆“飞越银河系”为例

以上海天文馆的“飞越银河系”展项为例,介绍了六自由度动感平台的原理和结构,并分析了该展项在空间、机械、电气和安全性方面的设计特点,展望了六自由度动感平台在科技馆和其他领域中的创新应用前景。