机电一体化背景下协作机器人动力学建模及模态分析

基于旋量理论,建立机器人刚性关节动力学模型和柔性关节动力学模型,借助CAD辨识法获得六个连杆及关节的质量、质心位置、惯性张量,运用Solidworks、MATLAB软件建立仿真模型,检验了动力学模型的有效性。最后通过ANSYS软件分析机器人的模态,计算出前两个低阶固有频率,为抑制振动效应提供了理论依据。

面向协作机器人的实验教学设计及案例

以机器人相关课程为基础,提出了面向协作机器人的实验教学设计方案及典型案例。实验教学由基础实验和创新引领实验构成。基础实验内容对应着4个理论教学内容,由4个实验教学单元构成。在基础实验的基础上,设计了创新引领实验,着重培养学生对协作机器人设计、开发和应用的创新能力。以协作机器人画五角星图案为典型实验案例,给出了实验平台搭建、轨迹规划和软件设计方案,并设计了该案例的创新引领实验,引导学生思考解决复杂的工程技术问题。通过基础实验与创新引领实验的结合,将大幅度提高协作机器人的教学质量和人才培养质量。

基于改进鲸鱼优化算法的GCR5-910协作机器人参数辨识研究

本文提出一种基于改进鲸鱼优化算法(IWOA)的协作机器人动力学参数辨识方法。首先,利用牛顿—欧拉(Newton-Euler)方法建立含有关节摩擦特性的协作机器人动力学模型;其次,通过调整非线性收敛因子和自适应权重的策略引入IWOA;最后,以新松GCR5-910协作机器人为对象设计仿真实验,对辨识结果与理论值进行了对比分析。结果表明,采用改进的鲸鱼优化算法可以准确地辨识出机器人动力学参数,所建立的模型能够反映协作机器人的动力学特性,验证了辨识算法的正确性和有效性。

基于智能协作机器人的CNC上下料系统改造

在制造业中,CNC数控系统发挥着重要作用,而CNC上下料系统是提高生产效率和自动化水平的关键环节。传统的CNC上下料系统存在操作繁琐、效率低下和安全风险的问题。随着智能制造技术的快速发展,协作机器人作为智能制造的重要实现工具之一,受到了广泛关注。引入智能协作机器人来实现自动化的物料上下料过程,在现有的数控机床上实施智能化改造,通过加装KUKA机器人、电气控制系统及工业相机等硬件设备,实现数控机床的智能化生产功能,在减少劳动强度的同时大幅缩短了生产周期,提高了生产效率和产品质量。通过改造方案,成功将智能协作机器人应用于CNC上下料系统,实现了自动化的上下料过程。该方案不仅提高了生产效率,还增强了工作安全性,为制造企业带来了更高效、更安全的生产流程,有助于推动制造业的智能化发展。

汽车智能制造中协作机器人的任务分配问题研究

传统的机器人任务分配往往基于固定的规则和排程,无法适应灵活多变的生产需求。面对汽车制造业的高度个性化和智能化要求,如何优化协作机器人的任务分配,提高生产效率和生产线的灵活性,成为研究和实践中的热点问题。基于此,文章简要分析了汽车智能制造协作机器人的特点,以及其在汽车智能制造中的主要任务,并探讨了任务分配中存在的问题与不足,提出了具体的改进优化措施。

食品协作机器人动态目标抓取控制方法研究

目的:解决目前协作机器人在食品动态目标抓取中存在的准确性较低问题。方法:基于协作机器人体系结构,提出将模糊自整定PID控制和鲁棒自适应补偿器相结合用于协作机器人食品动态目标抓取。PID结合模糊控制完成参数自整定,鲁棒算法与自适应算法相结合用于系统不确定性补偿。通过试验分析了所提方法的性能,验证了该方法的可行性。结果:所提方法在协作机器人动态目标抓取中具有较好的效果,提高了协作机器人动态抓取的准确性,在传送带速度100 mm/s时,动态抓取成功率达到99.50%,对食品动态目标抓取具有一定的应用价值。结论:通过优化现有目标抓取控制方法,可有效提高协作机器人的抓持精度。

面向协作机器人的零力控制与碰撞检测方法研究

在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭罗斯(Newton−MP)通用的逆运动学算法,将逆运动学问题转化为Newton−MP法的迭代求解问题。其次,针对协作机器人的零力控制问题,通过同时考虑摩擦力形成完整动力学方程。同时,建立基于加速度3次摩擦力模型的完全动力学方程,采用遗传算法对摩擦力模型进行多参数辨识。再次,提出基于One-class卷积神经网络的碰撞检测方法,构建无碰撞数据集。One-class卷积神经网络在特征空间中引入伪负高斯数据,并使用2元交叉熵损失对网络进行了训练。One-class卷积神经网络碰撞检测方法成功地补偿了模型不确定的动态影响,解决了传统碰撞检测方法建模不准确的问题。最后,通过实验证明,提出的Newton−MP优化方法具有良好的性能,绝对误差达到0.00013 mm。与理想摩擦力模型进行对比,采用基于速度的3次摩擦力模型拟合出的摩擦力能够更好适用于零力控制。将外力矩观测器与One-class卷积神经网络碰撞检测进行优缺点分析,可以证明,One-class卷积神经网络可以在不依靠模型的情况下,准确地检测机器人的异常碰撞。

基于双目立体视觉的双臂协作机器人动态标定方法研究

基于双目立体视觉的双臂协作机器人在解决立体仓库散落零件识别抓取任务过程中的遮挡问题时,会因相机位姿变化而需要重新采集图像信息进行标定,其结果会受到外部环境因素的影响,使得标定精度降低,而架构无需重新标定的动态双目立体视觉系统可以有效解决该问题,故本文提出一种无需重新标定的动态双目立体视觉标定方法,通过在双臂机器人的两个协作机械臂上分别安装深度视觉模块,架构两个相机互为冗余的动态双目立体视觉系统,结合现有双目立体视觉标定方法和坐标系转换关系,仅在初始位姿标定一次即可推导出动态物像转换模型,得到动态基线与三维信息的函数关系,从而实现目标定位。实验结果表明,该方法能够有效降低动态环境下外部环境因素对双臂协作机器人标定结果的干扰程度,获得准确性较高的目标位置信息。

基于WTMSE-AMCNN_1D的协作机器人故障诊断

六轴协作机器人在实际工作中难以采集到振动数据,且其故障诊断精度低,针对这一问题,提出一种基于多尺度小波分解、样本熵与一维注意力卷积神经网络(WTMSE-AMCNN_1D)的六轴协作机器人电流信号故障诊断方法。首先,对采集的原始故障数据进行随机采样;其次,采用多尺度小波分解后计算样本熵的方法来提取原始信号特征,将其作为引入注意力机制(AM)的一维卷积神经网络的输入并进行训练;最后,利用端到端训练后的模型实现故障诊断。通过实验采集某六轴协作机器人的电流数据进行诊断测试,并与其它模型对比,结果表明WTMSE-AMCNN_1D模型诊断精度达到99.21%,可以有效诊断协作机器人的故障。

协作机器人技术与产业分析

随着制造业向智能化、柔性化方向转型,协作机器人作为一种能够与人类共同工作的机器人系统,受到广泛关注和应用。对协作机器人技术与产业发展情况进行综述和分析。回顾协作机器人的发展历程,突出其在现代工业和服务领域的重要性;分析协作机器人的技术发展,包括规划与控制、多模感知技术、机器人技能学习与决策本质安全与人机协作等方面;结合国内外产业发展情况的比较分析,展望技术与产业发展趋势,为协作机器人领域的研究和发展提供参考和启示。

协作机器人在发动机装配线中的应用介绍

发动机装配线是自动化技术发展中典型的技术转换成果。随着制造业的不断发展,尤其发动机装配线对智能化以及柔性化提出了更高的要求。协作机器人则是智能制造发展趋势下诞生的新一代智能化机器人产品,更好的解决了人机协同作业的应用需求,大大提高了人机协同作业的安全性,极大提高了生产线的智能化、柔性化。于此同时,协作机器人体积小,占地少,也使得装配线更加高效的利用场地。文章分析了智能制造环境下发动机装配线的发展方向和协作机器人应用在发动机装配线的特点及优势,并详细介绍了某汽车发动机装配线的协作机器人应用案列,为汽车发动机装配线智能化建设提供参考。

协作机器人性能标准研究与发展趋势

协作机器人性能标准的现状已经被业界关注。国际标准化组织(ISO)已经为协作机器人建立了一系列解决安全性、精准性、灵活性等问题的标准,如ISO 10218—1、ISO 10218—2和ISO/TS 15066。这些标准强调了对机器人本身及其控制系统的要求。虽然现有标准为协作机器人的安全运行提供了基本框架和指导,但随着应用领域的不断扩大,标准制定者可在智能化与学习化能力、感知和决策能力、安全性与多领域适应性方面,进一步完善和扩展这些标准,以满足不同行业和场景的需求,确保协作机器人能够在各个领域发挥最佳性能。

基于多点触摸的协作机器人近似最优人机交互控制算法

针对人机交互系统中现有方法无法准确捕捉用户的操作意图,动态环境适应性较差,导致人机交互精准性不佳的问题,为提高协作机器人在作业过程中的人机交互精准性,提出一种基于多点触摸的近似最优人机交互控制方法.首先,基于人机交互的多点触摸动作匹配,建立交互手势动作序列图像传导函数,提取交互手势特征,分析图像相似度特征分量,根据像素值得出动作判断的模糊度集合,以实现对多点触摸动作的匹配,从而准确捕捉用户的操作意图;其次,考虑机器人运动条件和摩擦力因素,建立摩擦力近似最优约束方程,以保证机器人移动交互的平衡性和稳定性;最后,获取交互手臂的期望响应,利用Lagrange方程描述多点触摸条件下的人机交互状态,建立交互动作动力学方程,引入交互控制变量,利用自适应模糊控制体系输出近似最优控制结果,以提高动态环境适应性,并根据实际情况调整控制策略,更好地满足人机交互的需求.实验结果表明,该方法能有效完成人机交互控制,识别率高达94%以上,控制时延误差较小,为0.03×10^(-3)s,且迭代收敛速度快,具有更好的控制效果.

协作机器人在车身车间的应用和安全

协作机器人是与人类在共同工作空间中有近距离互动的机器人。相对于传统工业机器人的普及使用,协作机器人还处于工业化应用的早期阶段。协作机器人在人机交互的应用场景中,有明显的优势。从多角度分析了协作机器人与传统机器人的差异特点并进行了详尽地对比。探究了协作机器人在车身车间的潜在应用场景,从人机交互安全的角度重点分析了协作机器人使用的关键点。以某车型侧围区域协作机器人应用为例,对车身车间协作机器人应用中操作人员与协作机器人共同活动空间的安全方案进行了探讨,并对车身车间协作机器人应用典型的安全特性进行了介绍,为将来协作机器人在车身车间的推广应用提供借鉴,以及其他工业化应用场景具有一定的借鉴意义。

浅析汽车总装协作机器人应用研究

在汽车工艺开发过程中,降本增效是一个重要的目标。采用机器人代替工人作业,节约人力成本,是汽车总装自动化提升的一个技术方向。本文通过对比传统工业机器人和协作机器人在成本、占用空间、调试难度、人机交互方面的差异,选择更适合协作机器人应用的顶棚线束热熔胶涂胶为试点,形成了一套可行的集成方案,为后续汽车总装协作机器人的应用推广,提供可借鉴的参照。

基于汽车生产案例的工业协作机器人安全性应用风险研究

工业协作机器人的应用被认为是解决所有安全自动化问题的简单方法,但越来越多的协作机器人是在没有进行深入分析的情况下安装的。因此,以汽车电机印刷电路板(PCB)的生产为案例,分析工业协作机器人在生产制造过程中的有限空间下进行汽车电机印刷电路板(PCB)的联合生产和单元测试的可能性,并采用风险评估的手段针对协同机器人的安全性、效率、灵活性等方面进行综合评估,发现采用协作机器人的生产模式不仅无法提升生产效率,而且存在一定的生产安全风险。工业协作机器人的应用一定要经过严密的设计和安全性分析,即使在特别安全的环境下,也要对员工进行专业的培训。

基于点云薄切技术的协作机器人喷漆轨迹规划算法

针对传统喷漆轨迹规划算法中需要大量搜索最近点对的缺陷,提出一种基于点云薄切技术的初始轨迹点提取算法。该算法通过计算点云模型密度确定切片厚度,并将薄片上的点设定为初始轨迹点,通过避免点对搜索的方式提高了运行效率。为解决传统线性插值算法导致的轨迹精度不足和曲率过大等问题,提出一种轨迹拟合算法。该算法首先将三维空间中的轨迹点映射到二维坐标系,并引入孤立森林算法去除轨迹点异常值,然后结合曲线拟合方法进行轨迹规划。实验结果表明,该算法规划的轨迹具有更高的精度和光滑度,同时提升了算法的整体运行效率。

协作机器人在航空航天制造领域的应用

相较于传统工业机器人,协作机器人具有成本低廉、部署灵活、安全性强、易于使用四大特点,可充分结合机器效率和人类智能,更能适应不同规模企业的个性化生产需求,已经成为工业机器人主要发展趋势之一。目前,美国、欧盟、日本等国家和地区的众多研究机构、机器人厂商、创新技术公司相继与空客、波音、洛马等航空航天制造领域巨头联合开发基于协作机器人的工艺装备,力求加快在航空航天制造领域对我国形成新的智能化“代差”。

协作机器人性能失效概率分析

协作机器人涉及生活、农业、军事以及交通等多领域,其作业环境具有随机性和不确定性等特点。由于协作机器人投入生产时间尚短,目前很难统计故障数据作为失效分析基础。一旦协作机器人作业过程中出现故障,可能导致系统破坏、任务延迟,会严重增加经济成本。因此,文章提出一种协作机器人性能失效概率分析算法,基于模糊综合评价和动态贝叶斯网络模型的失效概率分析模型,并以AUBO-i5协作机器人为例,分析高温、腐蚀及强振动等恶劣环境下,不同故障模式对协作机器人作业的影响。结果表明:协作机器人的控制系统可靠度最低,其中,电路板在工作1 000 h后的可靠度仅为43.9%,该计算结果得到了基于蒙特卡洛与故障树的工业机器人系统可靠性分析验证。本项研究成果能够为完善协作机器人设计、提高机器人的可靠性提供理论依据。

智能制造引入自主协作机器人技术的途径探索

从整个智能制造系统来看,自主协作机器人扮演着从执行重复劳动到协助完成复杂任务的角色,对推动智能制造发展具有重要的现实意义。智能制造作为工业4.0发展的核心理念,全面推动传统制造业向智能化、数字化转型。智能制造是利用物联网、大数据、云计算、人工智能(AI)等先进技术,实现制造业的高度自动化、信息化和智能化的一种新型生产模式。