基于IGCF算法和CSF-PPSO-ESN算法的工业机器人末端执行器位姿重复性检测

工业机器人在智能制造领域具有举足轻重的地位,其末端执行器位姿的重复性是衡量机器人完成精密作业能力的重要指标。本文针对机器人末端执行器的位姿重复性在线检测,提出了基于方向余弦的位姿重复性测量的理论模型。设计了一种基于改进的高斯曲线拟合(IGCF)算法和三次样条拟合-多目标粒子群-回声状态网络(CSF-PPSO-ESN)算法的位姿偏差检测方法。通过获取十字激光图像偏角和中心点位置,实现了机器人末端执行器位姿偏差的测量。实验表明,测量系统的位移测量精度为±1.5μm,角度测量精度为±2 arc-sec。本文所述的位姿重复性检测方法,为工业机器人末端执行器位姿稳定性的在线实时监测提供了参考。

工业机器人末端执行器的柔顺示教研究

随着工业机器人应用越来越广泛,工业机器人被要求具有更高柔顺性的示教功能。提出一种柔顺示教的控制方法,以常用的20公斤级的工业机器人为研究对象,通过六维力传感器采集力信息,经过柔顺控制算法和基于位置的力位控制算法结合控制机器人,实现柔顺示教功能。先介绍了柔顺示教的硬件平台结构和软件结构,建立一个柔顺示教控制的模型,并利用该模型设计一个柔顺示教的控制算法,最后将笔作为机器人末端执行器并在白纸上画图案以验证示教的柔顺性。实验结果表明通过该柔顺示教控制,操作者可以对机器人末端执行器自由拖动,实现柔顺示教的功能。

基于3D打印技术的工业机器人末端执行器解决方案

随着国内工业机器人应用领域不断扩大,其末端执行器应用范围越来越广,对其重复定位精度、柔性化设计要求越来越高,而传统机械制造方法显然已经不能满足市场需求。3D打印技术正好弥补了工业机器人末端执行器在前期研发和样品试制、机器人核心零部件生产和产品修复等方面的不足。

工业机器人末端执行器抓取与移动功能的改进实践

阐述汇博工业机器人的应用,编程“1+X”考核实训平台,机器人末端执行器结构,探讨末端执行器的更换过程,设计改进机器人末端快换装置,从而提高执行器的换装效率和可靠性。

果蔬采摘机器人末端执行器研究现状

目前果蔬采摘大多以人工采摘为主,存在效率低、采摘成本大等缺点,同时随着人口老龄化问题的日益严重,劳动力紧缺,制约农业的快速发展。末端执行器作为果蔬采摘机器人的关键部件,在很大程度上影响着采摘机器人的采摘率和损伤率,对末端执行器的研究具有至关重要的意义。充分阐述当前国内外果蔬采摘机器人的研究现状。根据采摘方式和驱动方式的不同对采摘末端执行器进行归纳,总结出采摘过程中致损原因。通过列举典型采摘末端执行器,分析末端执行器在采摘过程中果实致损的原因;通过对现有采摘机器人末端执行器方案的具体参数对比梳理,提出存在识别定位不准、采摘效率低等问题,并从损伤率、采摘效率等方面对未来末端执行器进行展望。

分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为:刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0 mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。

火龙果采摘机器人末端执行器设计与试验

火龙果因其具有较高的营养价值,受到越来越多人的欢迎,随着产量上升和人力短缺的矛盾日益突出,亟需机器取代人的智能化采摘技术与装备。为此,设计了一种咬合式椭圆轨迹末端执行器,以期实现以火龙果叶棱为定位基准的快速剪切式采摘,同时实现保证采摘质量的情况下切口长度缩短到与人工剪切相当的目标。对火龙果外形参数进行测量确定末端执行器的尺寸。以不同的加载速度对火龙果进行单刀剪切试验得出剪切力约为50 N,通过运动学仿真,得出末端执行器在咬合过程中位移、速度、加速度等参数变化曲线,并判断有无干涉等问题,叶棱剪切长度为36.34~41.64 mm,保证机构设计的合理性。依据剪切机构受力分析,对动力源进行选型。通过视觉系统,结合压力薄膜传感器反馈压力信号,控制末端执行器对果实进行采摘。以气压值为因素,以单果采摘时间、采摘成功率、剪切叶棱长度为指标,构建末端执行器样机试验平台,并进行了80次试验。根据实验结果,选取0.5 MPa为最佳气压值,此时采摘成功率为90%,单果采摘时间平均为0.46 s,剪切叶棱长度平均为36.69 mm。与已有的圆形轨迹末端执行器采摘结果进行了对比分析,结果表明,相比圆形轨迹末端执行器剪切叶棱长度分别减少了46.47%,47.84%,48.70%和48.36%。果园实地采摘试验发现,0.5 MPa同样为最佳采摘气压值,此时采摘成功率为85%,单果采摘时间为0.43 s,剪切叶棱平均长度为39.80 mm,验证了设计的合理性。

基于负压式苹果采摘机器人末端设计及仿真

为提高苹果采摘效率,实现无损化、高效化采摘。设计出一种基于负压式末端执行器的六自由度采摘机器人,并对基于负压式设计的末端结构进行验证。后基于SD-H参数法对机器人进行正逆运动学求解,运用ADAMS仿真软件对采摘机械臂进行运动学和动力学仿真分析。对末端吸口中心点和各关节点进行监控获取末端吸口位移、速度、加速度与各关节力矩曲线。分析曲线表明:机械臂运动过程平稳无突变,采摘苹果产生冲击力对机械臂各关节影响较小,机械结构设计合理,可满足采摘工作需求,并对后续路径规划提供基础依据。

一种搭载机械臂的瓷砖铺贴末端执行器的设计

针对手工铺贴瓷砖成本高、工作效率低、劳动强度大等问题,设计了一种搭载机械臂的瓷砖铺贴末端执行器。设计真空系统实现瓷砖吸放,设计惯性式激振器实现振动压实,利用激光测距传感器与边缘搜索方法检测定位。基于ROS开发了铺贴系统,实现了搭载机械臂的瓷砖铺贴实验。结果表明,该装置能够实现300 mm×300 mm的瓷砖铺贴作业,重复定位标准偏差小于0.343 mm。

猕猴桃采摘机器人末端执行器设计与试验

进行了棚架式栽培模式自然生长条件下簇生猕猴桃无损采摘机器人末端执行器的研究。基于果实与果柄的分离特性,提出面向机器人的果实采摘方法和简化几何模型,进行了果实与果柄分离试验的可行性验证;基于果实采摘方法设计了从底部接近、旋转包络分离毗邻果实并抓取、向上运动分离果实的末端执行器,并试制样机,进行了现场评价试验。结果表明,采摘模型能够实现果实与果柄的分离,末端执行器解决了毗邻果实分离问题,能够实现单个果实稳定抓取、无损采摘和采后抓持,成功率达到96.0%,平均单果耗时22 s。

果蔬采摘机器人末端执行器研究综述

从果蔬采摘的特点出发,综述了国内外各种果蔬采摘机器人末端执行器的研究现状及特点,指出末端执行器的通用性与系统成本、使用成本之间的矛盾是制约采摘机器人发展与应用推广的关键难题。提出将欠驱动多指手作为果蔬采摘机器人的末端执行器,同时分析了欠驱动多指手国内外研究现状,并从欠驱动多指手的机构特点、抓取模式和综合成本等方面说明了这一思路的可行性。

猕猴桃采摘机器人末端执行器设计

为实现猕猴桃的自动化采摘,设计了猕猴桃采摘机器人末端执行器。测定了猕猴桃抗压特性和其他相关物理特性,提出了一种机器采摘方案,设计了末端执行器的机械装置、感知系统和控制系统。试验结果表明,该末端执行器对猕猴桃的抓持成功率为100%,采摘成功率为90%,完成一次采摘动作耗时9 s。

脐橙采摘机器人末端执行器设计与试验

针对脐橙无损采摘的需求,基于欠驱动原理设计了一种双V型手指脐橙采摘机器人末端执行器,主要由吸附机构、夹持机构和旋切机构3部分组成,吸附机构可以实现果实与果簇快速分离,夹持机构能够对果实进行无损稳定夹持,旋切机构可以将果实与果梗快速分离。建立脐橙数学模型并分析了手指工作空间。依据夹持机构的受力分析,并对关键部件进行了选型。结合电阻式薄膜压力传感器设计了手指的力反馈系统,使夹持机构达到稳定无损采摘要求。搭建末端执行器实体样机,以步进电机转速为因素,以单果采摘时间、采摘成功率和损伤率为指标,进行了105次采摘试验,根据试验结果,选取250 r/min作为最佳步进电机转速,此时单果采摘时间为1.76 s,采摘成功率为94.28%,损伤率为0。该文研究的脐橙采摘末端执行器采摘速度高、控制难度低、与机械臂集成度高,可为脐橙采摘机器人的整体研发提供参考。

果蔬采摘机器人末端执行器的柔顺抓取力控制

为了尽可能减小采摘机器人末端执行器在采摘过程中对果蔬的损伤,提出了一种基于广义比例积分(GPI,generalized proportional integral)的抓取力矩控制方法。首先,对由电机驱动的末端执行器建立模型,推导出电机输入电压与负载力矩之间的数学关系;然后,利用积分重构器设计GPI力矩反馈控制器,将力偏差转化为电机的输入电压控制。该方法不需要对力矩跟踪误差进行求导计算,避免了求导所带来的系统延时和噪声问题。仿真和实物抓取试验结果表明,采用GPI的末端执行器力矩控制对跟定信号的跟踪误差达到10-3量级,具有良好的力矩跟踪能力,与传统PI(proportional integral)控制方法相比,其控制力矩和电机控制电压输出平稳,降低了末端执行器抓取时对果蔬的损伤,无损采摘效率达到90%,比PI控制的采摘完好率高出8个百分点,适合于对果蔬的柔顺抓取控制。该研究可为果蔬采摘机器人无损采摘提供参考。

番茄采摘机器人末端执行器的硬件设计

设计的基于多传感器信息融合和开放式控制的智能型番茄采摘机器人末端执行器,其硬件主要包括执行系统、感知系统、控制系统和供电系统,执行系统中真空吸盘装置使果实从果束中分离,手指夹持机构对番茄可靠抓持,果梗切断装置利用激光对果梗进行切断。该末端执行器设计质量为1.2kg,完成一次采摘动作只需3s。只需更换联接板,即可与其他机械手顺利联接。

三手指空间机器人末端执行器的柔顺抓握策略

空间机器人在抓握物体时,末端执行器与目标物体之间因接触碰撞而产生的扰动力可能会造成机械臂抖动和位姿改变,甚至将目标物体弹出捕获区,造成捕获失败.针对这一问题,首先介绍了哈尔滨工业大学(HIT)自行研制的三于指空间机器人末端执行器,对末端执行器抓握目标物体过程中的碰撞扰动力进行了分析,提出了一种柔顺抓握策略以削弱抓握目标物体时产生的碰撞扰动力,并设计了一种新的基于前馈补偿和模糊滑模相结合的控制器.末端作用器自身结构的相关量、确定性扰动以及摩擦力的线性部分等可以通过数学建模和离线实验测量得到,通过前馈补偿进行有效控制;对于摩擦非线性部分、未知扰动、于指抓握时的碰撞力等不确定量,引入模糊控制规则对其进行补偿.采用HIT在轨自维护机械臂和三手指空间机器人末端执行器在空间微重力运动平台上进行了抓握实验,实验结果表明设计的控制器和提出的抓握策略能够有效削弱抓握过程中的扰动力.

草莓收获机器人末端执行器的设计

我国草莓种植面积广大,人工收获作业繁重,草莓的自动化收获问题亟待解决。为此,结合相关领域的研究现状,设计了一款草莓收获机器人的末端执行器。该末端执行器集成了目标识别定位、自身姿势调整和果柄夹持剪切等3个功能,具有体积小巧、成本低廉、使用安全和便携等特点,并且所有传感器和执行部件均采用低压直流供电。经样机实验证明,该末端执行器能够较好地完成预定任务。

果蔬采摘机器人末端执行器研究进展与分析

农业机器人是未来智能农业机械的发展方向之一。末端执行器的工作直接关系到采摘机器人整个采摘作业能否准确、高效。分类综述了果蔬采摘机器人末端执行器的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的果蔬采摘机器人末端执行器的研究成果。分析了影响果蔬采摘机器人末端执行器实用化的因素:采摘准确率、采摘速度、工作环境适应性和通用性等。指出了研究开发末端执行器的方向与关键技术。

一种工业机器人新型末端执行器的研究与设计

针对工业机器人现有末端执行器的应用缺陷,结合人手构造,在保证具有良好机械特性及适合物体抓取的前提下,通过对结构参数的优化,设计了一种多指型末端执行器。建立了单手指的运动学模型并对抓持状态下各手指的运动姿态进行了仿真分析,在此基础上完成了分层模块化控制系统的设计。通过在商用机器人系统Motoman-SV3X上的实验研究,验证了本方案的可行性。

工业机器人在航空制造领域的发展趋势

工业机器人具有安装使用灵活、工作自由度高、负载能力大、可在恶劣环境下运行等优点,能够作为工业平台搭配不同的末端执行器完成铺放、加工、装配、测量等工序。近年来,随着高精度执行能力、多功能末端执行器、人机交互、快速编程、多机协作等智能化技术的进步,工业机器人凭借其优异的表现受到航空制造领域高度关注。