复杂曲面快速测量、建模及基于测量点云的RP和NC加工

坐标测量在制造领域中有着广泛的应用。评述了坐标测量及相关技术中所涉及的多传感器集成测量、测量点规划、测头路径规划、测头半径补偿、测量点云分割、曲面拟合以及基于测量点云的直接NC和RP加工等关键技术的研究现状,并对一些瓶颈问题的解决方案作了探讨,提出了几点建议。

面向芯片封装的高加速度运动系统的精确定位和操作

介绍了下一代芯片封装设备的特点,及其研制中亟待解决的核心科学问题:高速、高加速度运动系统的精确定位与操纵理论,通过对当前研究现状的分析指明了解决该问题的理想途径:设计一种高推重比直接驱动的无/极低摩擦并具有可控阻尼特性的运动定位工作台及其相应的位置伺服、视觉定位及力控制系统,并列举了相应的关键技术、研究方法和技术路线,为有关研究工作的深入展开奠定了基础。

具有冗余度机器人最佳力矩的控制

本文主要研究具有冗余度机器人的轨迹规划,提出了一种在 Chebysbev 意义下,用于极小化关节驱动力矩的最优化方法。最小力矩的控制,可通过在加速度水平上,选择 Jacobian 矩阵的零空间矢量,用一般的线性规划方法求解。文中以平面的三连杆机械手为例验证了本文所提出的方法。仿真结果表明,按照这种方法进行轨迹规划,机械手的主要关节驱动力矩比伪逆方法显著减小。

机器人最佳轨迹规划和图形仿真的研究

本文介绍了基于 IBM-PC 微机的机器人轨迹规划的图形仿真系统.该系统可用于机器人运动学分析和最佳轨迹规划,并能产生机械手和广义物体组成的环境物的三维几何模型.系统以交互方式工作.在微机的 CRT 上,机械手连杆的运动具存动态效果.基于 MINIMAX 准则,我们提出了一种动力学性能指标用于轨迹规划.根据该指标所进行的轨迹规划可以获得最小的关节驱动力矩.最后,文中给出了 PUMA 560 机械手的仿真结果.

自然行走状态下的足底压力稳定性研究

利用足底压力进行身份识别在人机交互、生物识别等领域已有一定的应用。只有每个人的足底压力是稳定的、个性化的,足底压力的身份识别才是科学的,但足底压力的稳定性问题一直没有得到验证。公安实践中,足迹可进行人身的同一认定,但也没有底层科学规律作为理论支撑。通过对采集的相关数据进行计算机编程处理,探究人自然行走状态下的足底压力数据的稳定性,为利用足底压力进行人身识别奠定科学基础。使用MATLAB软件,对FOOTSCAN足底压力测量分析系统采集的足底压力峰值数据运用欧氏距离特征向量方差算法进行处理,以分析足底压力的稳定性。实验结果表明,自然行走状态下每个人足底压力的欧氏距离特征向量的方差基本稳定,可以利用足底压力数据进行相关研究和应用。

高加速度系统的快速高精度定位控制

随着工业的发展,越来越多的机械系统提出了高速、高精度的运动性能要求.特别在半导体制造行业,芯片集成度的不断增大,芯片尺寸的减小,而生产效率要求的不断提高,对设备的加速度、速度和精度的要求也越来越高.这些设备的运动多可以描述成高加速度下的快速高精度定位.影响高加速度系统快速高精度定位的两个关键因素是负载惯量和干扰:负载惯量减慢了系统的响应速度,而外界干扰则降低了系统的定位精度.文中首先从补偿或抑制干扰的角度出发设计控制算法以及从消除干扰出发设计气浮平台,使得系统能进行高精度定位,然后设计控制器补偿负载惯量和有规律干扰对运动系统的影响,并对其他无规律干扰进行抑制,从而使得系统能在高加速度下实现快速高精度定位.X-Y平台的实验验证了所提出的控制算法的有效性.

基于微机的机器人离线轨迹规划系统

本文提出了基于IBM-AT微机的机器人离线轨迹规划系统.系统的软件主要包括;机器人和环境物的三维图形的交互式产生,运动学和动力学的计算,轨迹规划.碰撞的检测和图形显示动画.系统利用通讯模块和接口电路可以从IBM-AT到机器人控制之间传递信息.使用该软件的PT-300V工业机器人离线轨迹规划的实验已初步地完成.

计算制造

提出计算制造(Computational Manufacturing)中的3个典型问题:调度、排样与对策,并探索计算制造的理论基础和体系.计算制造旨在集成计算几何、加工原理、传感器信息融合、网络控制和维护、计算智能和虚拟原型等方法,目的是使制造系统中的某些问题归结为计算机可形式化描述的计算模型,研究其可计算性和复杂性,解决制造过程中出现的几何和特征建模、推理、基于网络的设计、控制和维护、计算智能和虚拟原型有关的数学建模及其复杂性分析.

高加速度运动系统的建模与控制

随着控制理论与科学技术的高度发展,高速高精度运动算法的研究必将涉及多个领域及分支学科。因此,从不同的方向开展理论与技术研究,设计出具有强抗干扰、强鲁棒性的高性能控制器。

机器人的计算机辅助运动规划和控制决策

本文介绍了机器人的运动规划和控制系统。根据J函数理论和图形软件,系统可生成控制指令。通过IBM-AT和机器人控制柜的通讯,可实现无碰撞运动的规划。利用超声波传感器,系统能初步实现障碍物的躲避。

冗余度机器人灵活性的控制

本文研究冗余度机器人没有障碍物存在时的轨迹规划,提出了在Chebyshev意义下,用以改善灵活性的控制算法。控制算法利用连杆间的自身运动,即利用冗余空间产生出满足终端运动要求的、较低关节速度的机器人形态,灵活性的控制可通过线性规划方法求解。平面三连杆和四连杆机械手的仿真结果,证明了本文所提出的控制算法的有效性。

冗余度机器人的轨迹规划

本文综述了国际上近年来冗余度机器人轨迹规划的研究成果.主要讨论了冗余度机器人在满足所期望的终端要求时灵活性的控制、动力学性能的改善和障碍物躲避的规划算法,同时指出了现有研究中存在的问题.

共融机器人的基础理论和关键技术

未来机器人将有3个特征：1.机器人与环境的共融;2.机器人与人之间的协同;3.机器人与机器人之间的共融。将来,机器人可能具有多模态传感,能够更加理解人类的需求。未来机器人的发展具有非常广阔的前景,尤其是随着人工智能技术、新材料技术以及各方面应用技术的快速发展,机器人的明天会更加美好。

机器人与智能制造技术的发展思考

在第三届中国机器人峰会暨全球海归千人宁波峰会上,华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室主任丁汉院士的主旨演讲赢来阵阵掌声,他从院士角度高屋建瓴地总结了我国机器人技术发展的现状,指出目前我国机器人技术研究与市场应用面临的关键问题。本刊根据录音整理出文字,以飨读者。

基于嵌入式网络的设备智能维护系统

“基于嵌入式网络的设备智能维护系统”是上海交通大学在国家863项目“基于嵌入式网络的设备智能维护系统（编号：2001AA413310）”的资助下，联合华中科技大学和深圳蓝津信息技术有限公司开展的研究项目。

直线电机精密运动平台轨迹跟踪控制器设计

为了实现直线电机精密定位平台的位置和速度的轨迹跟踪控制,本文基于内模控制(IMC)的基本原理,在直线电机精密定位平台参数辨识的基础上,设计了定位平台速度环的模型状态反馈(MSF)控制器和基于位置环PID和速度环MSF的级联控制器。将PID/MSF级联控制器与速度/加速度前馈控制(VFC/AFC)相结合,构成了PID/MSF+VFC/AFC的复合轨迹跟踪控制器。该复合轨迹跟踪控制器通过整定速度前馈的增益来改善位置环偏差控制的跟踪滞后现象和动态响应,增加控制系统的稳定性和伺服精度;通过整定加速度前馈的增益在不减小级联控制器位置环增益的前提下,减小速度前馈带来的超调量,提高轨迹跟踪精度。基于MATLAB/dSPACE实时仿真控制平台,实现了某直线电机平台的轨迹跟踪控制。仿真和实验结果表明,该轨迹跟踪控制器的轨迹跟踪精度为±0.028mm,定位精度为±4μm,满足直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制的要求。

基于Internet的嵌入式Web传感器

嵌入式Web传感器是在智能传感器的基础上发展起来的具有Internet功能的新型传感器 ,主要由 3部分组成 :敏感单元、智能处理单元和TCP/IP通信协议接口。文中在分析嵌入式Web传感器研究现状和产生的历史背景的基础上给出基于Internet的嵌入式Web传感器的含义及特点 ,并讨论了嵌入式Web传感器的体系结构、工作机理、重要特性以及在嵌入式Web传感器基础上构建的工业测控系统模型 ,然后介绍了嵌入式Web传感器实验模型中嵌入式Web服务器技术和Web远程信号采集等关键技术的实现方法 ,最后分析了嵌入式Web传感器实现的技术基础。

工业人工智能的关键技术及其在预测性维护中的应用现状

随着人工智能技术的快速发展及其在工业系统中卓有成效的应用,工业智能化成为当前工业生产转型的一个重要趋势.论文提炼了工业人工智能(Industrial artificial intelligence,IAI)的建模、诊断、预测、优化、决策以及智能芯片等共性关键技术,总结了生产过程监控与产品质量检测等4个主要应用场景.同时,论文选择预测性维护作为工业人工智能的典型应用场景,以工业设备的闭环智能维护形式,分别从模型方法、数据方法以及融合方法出发,系统的总结和分析了设备的寿命预测技术和维护决策理论,展示了人工智能技术在促进工业生产安全、降本、增效、提质等方面的重要作用.最后,探讨了工业人工智能研究所面临的问题以及未来的研究方向.

基于多种群遗传算法的一般机器人逆运动学求解

几何结构不满足Pieper准则的机器人被称为一般机器人,其逆运动学运算不能采用封闭解法,而采用数值解法又需要庞大的计算量,且存在奇异位置无法求解的问题。为此,将多种群遗传算法应用于运动学逆解运算,提出一种适用于一般机器人的高精度并行求逆算法。为避免机器人位姿收敛精度不同,该算法将目标函数分解为位置和姿态函数,同时引入适应度函数权值系数来平衡两函数收敛速度;为避免局部收敛,该算法采用多点交叉和均匀交叉相结合的交叉算子,并逐步增大均匀交叉概率来抑制短子串偏差,使搜索趋于稳健;为提高收敛速度,该算法采用动态变异率的变异算子,以及种群替代和个体替代相结合的移民算子来克服全局收敛的盲目性。以封闭解法和数值解法无法求逆的6R一般机械臂为对象,开展与单种群遗传算法的对比试验,结果表明:该算法可在避免局部收敛的基础上保证算法稳定性,且能够大幅提升收敛精度和速度。

基于主动轮廓模型和水平集方法的图像分割技术

图像分割是计算机底层视觉中首要解决的关键问题。为了使人们对该领域现状有个概略了解,首先回顾了近十几年来基于主动轮廓模型的图像分割技术的发展概况;然后分类介绍了基于边界、基于区域和基于边界与区域的主动轮廓模型技术的演变及各自的优缺点,以及相应的能处理轮廓拓扑变化的稳定数值求解方法———水平集方法;最后展望了主动轮廓模型在图像对准中的应用。