基于Pro/E的零件位姿矩阵的提取

为了实现面向拆卸回收的设计系统各模块与三维软件的有效集成,采用直接从模型中获取拆卸信息并存储到拆卸信息模型的方法,基于Pro/E并结合VC++6.0进行二次开发,直接获得三维模型的拆卸信息。以6自由度机器人为实例,提取零部件的位姿矩阵信息进行验证。结果表明,所用方法能够很好地实现信息的提取。

相控阵探头扫查器检测管节点焊缝的位姿

海洋平台多为钢质材料焊接而成,其焊缝主要为管节点焊缝。这种焊缝与以往管道的环形、直线和螺旋线焊缝相比,具有形状复杂,不易实现焊缝自动检测的难点问题。根据管节点焊缝的特点,设计制造出了具有三自由度的超声相控阵探头扫查器,建立了该扫查器与管节点焊缝之间的位姿关系,给出了相控阵探头与管节点焊缝及扫查器基体之间的位姿矩阵计算方法,为扫查器的运动控制提供了理论基础。该扫查器可实现对管节点复杂焊缝的自动检测。用该扫查器对对比试块进行了检测试验,结果表明,能够准确检测出对比试块的缺陷,可满足对管节点焊缝质量进行自动检测的要求。

点焊机器人的位姿计算及仿真

主要说明了点焊机器人在白车身焊接中位姿矩阵的计算,并用 CATIA 软件对机器人的运动轨迹进行仿真。

基于双侧钻臂位姿协同约束的凿岩台车车体定位方法

车体定位是凿岩台车钻孔自动控制的先决工序,原有车体定位方法仅在理想无碴工作面可行,当有堆碴车体横向倾斜情况下,推进梁可绕激光束横向旋转造成角变量无法锁定,车体位姿存在无穷解,导致定位误差很大甚至无法使用。为解决这一问题提出利用双钻臂同时参与定位的新方法,从理论上证明了双钻臂法解算车体位姿的可行性,将求车体位姿惟一解的问题转化为求解固定边长三角形顶点位置的问题;基于D-H法及坐标系平移确定了车体-激光坐标系变换关系;引入集合条件找出车体基坐标系实际原点位置,通过MATLAB编程计算车体两侧角变量值,求解车体基坐标系在工作面坐标系下的位姿矩阵,实现车体定位。现场测试结果表明:双钻臂法充分适应有渣条件堆碴高度变化,并能快速求得车体实际位姿确定值;车体竖直方向定位误差在5%以内,不采用误差补偿手段条件下钻孔定位精度在12 cm内。通过对比两种车体定位方法对钻孔定位效果的影响发现:原方法存在定位误差向非定位侧钻臂传递的现象,全站仪测量准确的情况下,非定位侧炮孔平均定位误差较定位侧高出94%。双钻臂法定位则不存在这一问题,其双侧炮孔定位精度与原方法定位侧炮孔定位精度一致,对于误差补偿较为有利。双钻臂定位法已在井下试验得到成功验证,具有普遍性,可用于同类型凿岩台车车体定位。

深海管道回接位姿测量系统及其控制策略

为完成海底两个待连接管道的回接作业,需要测量两硬质管道法兰中心的相对位姿,预制适合的相应过渡管段。结合国内外发展现状,针对中国深海作业环境,设计了一种基于拉绳测量装置的深海管道回接位姿测量方案。采用过渡矩阵位姿算法对绳长向量、过渡角度、过渡矩阵等进行演算,实现了两管道法兰中心向量的求解,分析了测量系统的检测控制策略与作业控制策略。结果表明,该深海管道回接位姿测量系统可以精确地获取待连接的两管道之间的距离与相对角度,为深海硬质管道法兰回接作业实现相应参数的检测和完成系统实际作业提供了理论依据,对于深海管道法兰连接作业具有重要指导意义。

基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定研究

针对传统的相机内参矩阵和相机位置参数标定方法较为繁琐复杂且与相机内参标定互相割裂的痛点,本文设计了一种基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定方法,利用采集得到的不同位姿关系下标定板图像以及对应的末端机器人末端执行器位姿数据,解算视觉位姿测量过程中涉及到的不同坐标系间位姿转换关系,一次性完成相机内参标定和相机位置参数标定。本文方法可以为类似视觉位姿测量中视觉测量单元的标定提供参考。

基于遗传算法的双足步行机器人步行姿态控制策略

本文基于ZMP理论、位姿矩阵及遗传算法,在已经使用刚体数学建模的机器人上实现机器人步态控制。首先我们使用ZMP步态控制理论,对机器人的步态稳定性进行分析,采用了遗传算法对参数的选择,实现机器人的步态控制.

改进A^(*)算法路径规划的机翼快速建模

针对飞机机翼装配复杂、装配调试周期长等问题,提出了改进A^(*)算法结合位姿矩阵算法的飞机机翼快速建模装配方法。在MBD环境下与装配特征自动识别过程相结合,将装配模型标准化,并利用轮廓识别算法进行特征识别,采用A^(*)算法获取最优装配路径。当正确获得几何特征、装配特征和约束之间的关系时,以改进A^(*)算法-位姿变换算法为内核开发快速建模装配信息显示系统,将所需的功能集成在快速建模装配信息显示系统界面,进行交互式的快速建模,并显示更多的装配信息。对装配过程进行实验验证,与位姿矩阵算法相比提高了机翼翼盒装配的效率和准确性,从而验证了该方法的有效性。

指向机构精度测量中的转台调整角度计算方法

通过分析指向机构精度测量的原理,根据转台与指向机构在测量过程中的运动过程建立两者之间的位姿矩阵。利用位姿矩阵方向余弦间的关系,对位姿矩阵进行逆解计算得出测量时转台的转动角度,降低了转台与指向机构转轴不平行带来的转台调整误差,提高了测量精度。同时给出了一种转台与指向机构坐标系之间的位置角度的测量方法,为位姿矩阵的逆解提供初始数据。

移动并联式六自由度转运调姿方法研究

针对大型航天相机长距离转运和快速精确自动调姿需求,提出一种基于全向移动平台和3RPS并联调姿机构的移动并联式六自由度调姿方法。首先,测得相机当前姿态和目标姿态,推导二者位姿矩阵;通过运动学模型反解全向移动平台和并联调姿机构的各轴运动参数,将多轴耦合的空间六自由度完全解耦;建立全向移动平台和并联机构的运动学模型,实现上述运动参数的驱动;最后,进行了调姿算法试验,结果表明,调姿设备能够快速精准实现大型相机任意姿态向目标姿态的自动化柔性姿态调整,全向移动平台移动精度优于0.3 mm,旋转精度优于0.05°,并联机构杆长精度优于0.5 mm,验证了自动调姿的准确性。

机器人结构光视觉三点焊缝定位技术

提出了机器人结构光视觉三点焊缝定位技术，使弧焊机器人可以适应批量生产中每次焊缝位置的变化，通过适当的数学描述，将焊缝定位问题转化为确定位姿变换矩阵。给出了三点焊缝定位法的求解过程，具有良好的理论可靠性。利用结构光视觉传感器获取焊缝位置信息。

基于单目视觉多视图平面点位置的最优估计

针对空间点的位置估计问题,提出基于单目视觉多角度测量的平面点位置最优估计。该方法通过透视成像模型获得特征点与投影点相关联的投影矩阵;通过不同视角下的投影矩阵重建特征点坐标;由于相机标定误差的影响,不同视角下重建的特征点坐标不完全相等,通过特征点坐标误差最优估计模型获得特征点坐标最优估计值。通过试验验证了本文算法的可行性。试验结果表明,该算法能够提高空间平面点的位置精度,满足视觉导航空间平面点的定位精度要求。

六连杆机器人运动学分析

利用坐标变换法和符号法对六连杆机器人机构运动学方程进行推导,得到了六连杆机器人的正向位姿矩阵变换和逆运动学求解的通用公式.

基于解析法的轴对称非球面加工机床运动创成

提出了一种新的机床设计方法。从轴对称非球面构型特征出发,解析刀具与工件的位姿关系。建立刀具相对于工件的位姿矩阵,提出所需的运动单元,创成加工轴对称非球面机床运动功能方案。优化设计结果,并给出对应运动结构式的机床结构布局图,实现了轴对称非球面加工机床创新设计。

基于解析方法的机床运动功能方案设计

根据刀具切削面的定义,对通用的刀具进行分类,建立加工刀具和加工工件表面之间的数学模型-刀具位姿矩阵,并应用运动级联矩阵来解析其刀具位姿矩阵,可得到加工单一表面或复合表面时机床所对应的运动功能方案,从这些方案中进行优化和同构性分析,得到机床所对应合理的运动功能设计方案.

基于虚拟维修系统的配件模型实时移动方法

给出Pro/E中的3种坐标系以及配件在Pro/E中的位姿矩阵。研究配件模型在各种坐标系下的位姿矩阵变换,分析基于鼠标控制的模型实时移动方法。以Pro/Toolkit为工具,对Pro/E进行二次开发,在Pro/E中实现配件的实时移动,为构建虚拟维修系统提供技术支持。

新型立井掘进装岩机的结构设计及运动仿真

针对现有的立井工作面施工存在的问题,设计了一种将立井工作平台与挖掘装置结合的立井特种作业装料装置,实现了大块岩石的破碎和装运。并根据实际工况对其进行了运动学分析,建立了其SimMechanics仿真模型,通过MATLAB绘图功能绘制了挖斗齿尖挖掘包络图,结果显示,该装料装置满足某立井掘进装岩要求。

基于中心压力判据的双足步行机器人稳定性研究

本文首先对中心压力判据进行了研究,然后根据双足步行机器人实验平台的实际情况,经过简化,得到了一种双足步行机器人离线动作稳定性的判别方法,并进行了基于位姿矩阵的数学建模。同时通过在机器人脚底加入力传感器的方法,设计了一种简化的在线稳定性判别方法,并将以上两种判稳性检测方法应用到了实际机器人的控制当中。

一种五自由度喷涂机器人运动学与振动分析

设计了一种适用于长筒型工件内外表面涂装的五自由度混联喷涂机器人。列出了机器人的D-H参数表并推导出了末端执行器的位姿矩阵,应用MATLAB软件模拟了局部关节联动形成的包络面。在蒙特卡罗方法的基础上,改进算法,规划出了机器人的完整工作空间。针对机器人实物样机测试过程中存在的轨迹颤动问题,建立了机器人的振动分析模型。采用瑞利法对该弹性体模型进行了分析,给出了系统的基阶振型函数,计算出了系统的振动周期。同时建立了振动系统的仿真分析模型,在Adams Vibration软件中模拟了系统的受迫振动,得到了系统在不同频率激振力作用下的频域响应曲线。仿真结果与理论分析相符,为机器人的运动控制及结构优化提供了重要依据。

车载平台的调平方法与控制技术研究

运用坐标变换的方法,推导了车载平台的位姿变换矩阵,并从提高调平效率的角度出发,利用位姿变换矩阵确定了向中间点看齐的调平策略,并采用了方向解耦调平方法以避免调平运动的干涉。介绍了基于PLC调平控制系统,给出了系统的硬件组成并设计了相应的软件。该系统能升能降,可快速调节平台水平,具有自锁和保护功能,为其他调平系统提供借鉴作用。