工业机械臂辅助机器视觉的工件识别与定位

传统的工业机器人系统由于缺乏感知判断能力,很难适应目标种类和位置的变化,而现代工业需要生产不同种类和规格的产品。为此,以多品种小批量生产的零件为背景提出了一种机械臂辅助机器视觉系统,该系统能够实现对工件的图像采集并进行预处理,通过改进的Canny轮廓的提取算法与基于Hausdorff距离的模版匹配完成对不同种类工件进行识别和定位。最后经实验的验证该系统的定位精度在0.35 mm内,基本满足了在实际生产中对小批量生产、不同形状且没有固定夹具的目标工件的抓取、搬运与检测等要求。

基于ANSYS的工业机械臂结构分析与拓扑优化设计

机械臂的刚度和固有频率对其可靠性有重要影响,需对其进行深入研究。文章对某型六自由度工业机械臂进行建模设计,在ANSYS软件采用有限元分析方法对机械臂在力矩最大的工况下进行静态结构分析和模态分析,验证其刚度和固有频率是否符合要求。进一步采用拓扑优化方法对大臂进行优化,然后对大臂进行模型重构,导入到整个机械臂中进行结构分析与模态分析,比较优化前后机械臂的性能差异,验证了改良后机械臂的可靠性,实现轻量化目标,为后续生产提供参考依据。

智能制造中工业机械臂的精确控制技术研究

通过深入分析工业机械臂的动力学模型、控制算法设计以及实验验证,研究自适应控制技术在提升机械臂操作精度方面的有效性。通过对比自适应控制和传统控制方法在多个任务执行中的表现,展示自适应控制在位置精度、轨迹跟踪及适应环境变化方面的优势。研究结果不仅证实了自适应控制算法在复杂工作环境下提高控制精度的能力,也为未来智能制造领域的机械臂控制技术发展提供了理论依据和实验验证。

基于模型不确定性自适应估计的工业机械臂改进TDE控制策略

在对工业机械臂进行控制时,采用传统的基于时延估计的控制(TDEC/TDC)方法难以有效平衡控制精度与输入抖振,针对这一问题,提出了一种基于模型不确定性自适应估计的改进TDEC策略。首先,结合多自由度机械臂动力学模型,构建了时延估计(TDE)控制器;然后,利用动力学模型扰动项的时延估计值及时延估计梯度值,提出了机械臂动力学模型不确定性自适应估计器,并将TDEC及滑模控制作为辅助控制策略,与所提出的自适应估计器相结合,形成了完整的工业机械臂改进TDEC方法;基于Lyapunov方法,对改进的TDEC控制策略进行了稳定性分析;最后,通过仿真分析和实验的方式,验证了改进的TDEC控制方法的优越性。研究结果表明:相较于传统的TDEC方法,改进的TDEC控制策略在机械臂加载/未加载条件下的控制精度平均分别提高了62.29%及45.38%;相较于已有的自适应TDEC方法,改进的TDEC控制策略在机械臂加载/未加载条件下的控制精度平均分别提高了23.31%及36.40%;同时,通过测量计算控制输入能耗的平方值积分,表明了改进的TDEC控制策略能够在保留TDEC优势的基础上有效抑制输入抖振,且能够有效地与已有自适应TDEC方法相结合,提升了对工业机械臂的控制效果,其具有良好的灵活性。

基于迭代学习的工业机械臂抗干扰控制方法

为了克服工业机械臂的未知负载力矩和摩擦等干扰因素的影响,采用迭代学习算法设计了滑模控制律。首先建立了工业机械臂数学模型,然后设计了二阶非奇异快速终端滑模面,同时提出了滑模控制律,最后利用迭代学习方法来改善滑模控制律的抖振现象,并进行了收敛性分析。仿真结果表明:设计的基于迭代学习的滑模控制律能够有效消除各种干扰因素的影响,实现对工业机械臂运动轨迹的精确控制,最大跟踪误差仅为0.3mm,在实测验证中的最大跟踪误差也仅为0.17mm,平均运行时长仅为1.73s,大幅提升了对工业机械臂的控制精准度。

基于多传感器的工业机械臂精细化操作远程控制方法

为实现远程控制工业机械臂时的精细化操作,使其关节轨迹具有连续、平稳、光滑的控制效果,提出基于多传感器的工业机械臂精细化操作远程控制方法。优化传感器的布局,以便采集信息;利用新息变化野值检测方法消除工业机械臂精细化操作中存在的野值,提高关节角度与速度信息的完整性和精度;将滑模控制与神经网络结合,消除因非线性、摩擦非线性和未知参数等不确定性因素对机械臂精细化操作的影响,构建工业机械臂操作远程控制器,实现工业机械臂精细化操作的远程控制。实验结果表明,所提方法可精准控制工业机械臂的关节角度与速度,具有较高的灵活性和高效性。

基于工业机械臂和视觉定位的高精度柔性定位技术研究

在当下,工业机械臂和视觉定位技术成为自动化生产中的重要组成部分。高精度柔性定位技术在工业应用中起到了至关重要的作用,它可以实现对工件的高精度定位和操作,提高了生产效率和产品质量。本文旨在研究工业机械臂与视觉定位相结合的高精度柔性定位技术,并提出了一套解决方案,包括视觉系统的选用、机械臂控制原理、坐标系统一、旋转中心的实际操作方法以及维护保养注意事项等。这些研究成果对于工业生产中的柔性定位应用具有重要的指导意义。

工业机械臂末端执行器自动化装配技术研究

工业机械臂的末端执行器在面临实际的装配任时总是出现低、柔顺性低等问题。此次研究创建了一种机械臂UR5的柔顺装配控制方法,结合欧拉拉格朗日法和齐次变换矩阵分析动力学模型和动力学模型,分析关节干扰力矩和外力两者的关系,依据改进的内环阻抗控制器和滑膜控制器设计滑膜阻抗控制器。UR5机械臂外力碰撞仿真实验结果显示,2,3,4关节的角加速度最大值分别为4.2rad/s*s, 3rad/s*s,-7.8rad/s*s。而1,5,6关节角加速度均为±0.1rad/s*s。

工业机械臂自动控制系统的设计研究

工业机械臂是一种能完成复杂的运动和操作任务的设备,在工业生产中具有广阔的应用前景。但传统的机械臂自动化控制技术存在一些问题,如精度不高、响应速度慢。针对这些问题,本文主要分析了工业机械臂运动学,开发了一款高效率、高精度的工业机械臂自动控制系统,并运用了PID算法的控制方法,有效延长了机器人的响应时间,提高了机器人的准确性。

基于机器视觉的工业机械臂运动控制技术分析

传统的机械臂运动控制方法主要依赖于编程和传感器反馈,但随着机器视觉技术的发展,基于机器视觉的机械臂运动控制技术逐渐成为研究的热点。本文主要对基于机器视觉的工业机械臂运动控制技术进行了详细的分析和研究。首先,介绍了机器视觉技术在工业机械臂中的应用价值。随后,详细分析了基于机器视觉的机械臂运动控制的基本原理和关键技术,包括图像处理、目标检测与跟踪、运动规划与控制等。最后对机器视觉应用于工业机械臂的挑战及未来发展前景进行了分析。通过对这些技术的分析和研究,可以更好地实现工业机械臂的高精度和高效率运动控制。

神经网络控制在工业机械臂的应用

工业机械臂控制系统具有多样化和非线性,难以利用传统的控制形式完成。本文提出一种基于神经网络的机械臂自适应参考模型控制方案。经验证,此控制方案工业机械臂系统能适应由模型不确定性和外界干扰所产生的未知变化。

HSR-JR605工业机械臂的运动仿真研究

运用D-H参数法对华中数控HSR-JR605工业机械臂进行运动学分析和参数设计;利用Matlab软件建立HSR-JR605的虚拟仿真模型,并对其进行正向运动学、逆向运动学仿真和关节空间点到点轨迹规划仿真,得到HSR-JR605的关节转动速度、关节速度、关节加速度的变化曲线,具有连续、平稳、无断点、无跳跃、无拐点等现象,从而验证了HSR-JR605工业机械臂参数的合理性和仿真模型的准确性.

基于视觉与力觉融合的工业机械臂控制技术

工业机械臂因为优势众多,所以应用范围十分广泛,如稳定性好、效率高、恶劣环境适应性强等。但由于传统工业机械臂存在兼容性、自主性差等缺陷,即使工作对象或流程出现轻微改变也需要重新设定机械臂运动参数和作业系统,所以工业机械臂的智能化研究成为当前的热点问题。而基于视觉和力觉的工业机械臂是提高机械臂作业灵活性与可靠性的关键手段,同时也是当前机械臂研究的热点之一。本课题主要研究融合视觉引导和力觉反馈的工业机械臂控制技术,利用视觉算法检测并定位目标,利用力觉控制工业机械臂与目标物的接触。

工业机械臂的轨迹规划插补系统设计

针对传统梯形速度规划存在的变速冲击和机械臂空间轨迹跟随作业质量低等问题,将五次多项式替换传统梯形速度规划加减速区的方法应用到工业机械臂的轨迹插补系统中。对传统梯形加减速控制的模型和轨迹插补系统进行了分析,推导了五次多项式速度插补算法的数学模型,并在Matlab上对该算法进行了建模与仿真分析;为了验证算法的有效性,设计了四轴机械臂轨迹插补系统的硬件及软件,阐述了轨迹插补系统以及空间轨迹插补的实现流程;基于Linux开发平台和SCARA机械臂,搭建了轨迹插补系统实验,并进行了现场测试。研究结果表明:该系统在满足参数约束的同时达到了柔性插补的设计要求,在冲击度峰值方面相比传统方法降低90%以上,提升了轨迹插补的作业质量和效率。

工业机械臂动力学模型简化分析与仿真

针对工业机械臂进行动力学分析的常用方法是利用Lagrange方程进行动力学建模后再实行仿真计算。利用Pieper准则,将五自由度工业机械臂动力学方程展开式简化,即将腕部与手抓部的关节视为外部干扰,只针对前三关节进行动力学分析;提出一种针对简化后的模型利用开源引擎ODE完成机械臂动力学计算;在建立的机械臂三维仿真平台上利用ODE进行仿真的方法。仿真结果表明:该仿真方法不仅可实现机械臂的实时控制,还能得到机械臂动力学参数曲线图。为解决机械臂动力学仿真中效率低和实时性差的问题提供了理论依据。

基于LazyPRM算法的工业机械臂动态避障和轨迹规划及协调作业研究

针对6自由度关节串联型工业机械臂在动态作业环境中的实时智能避障问题,首先提出了一种基于改进LazyPRM算法的实时路径规划方法。该方法在传统的LazyPRM算法的基础上,引入了节点代价来对最短路径进行代价评估,通过优先选择最小代价的最短路径来避开发生碰撞的路径;然后通过仿真实验对比了传统的路径规划方法与所提出方法的性能优劣,结果表明所提出的方法满足工业机械臂在动态环境中的实时避障规划要求,避障性能优于传统方法;接着利用五次多项式轨迹插补方法对工业机械臂进行关节空间的轨迹规划,仿真表明:采用五次多项式插补法可以得到平滑的关节角度、角速度及角加速度变化曲线;最后利用装配有五指灵巧手的工业机械臂进行单手和单臂、双手和双臂协调配合,进行抓、夹、插剪、推、锤等作业,仿真实验确认了本文所提方法的有效性。

工业机械臂多工位作业下的视觉对准技术研究

为实现工业机械臂多工位作业下末端工具与工件的精确对准,提出了一种基于单目视觉的对准技术。首先利用系统标定建立起各坐标系之间的位置关系。其次,设计了一套合作靶标,将其布置在各个工位的对准目标附近,通过离线测量,获取示教对准下靶标的期望位姿,以此建立对准目标任务表。在多工位在线作业阶段,视觉系统实时识别并测量当前工位下的靶标及其位姿,依据任务表的期望位姿,获得位姿偏差,并通过系统标定建立的坐标映射,将偏差量解算为机械臂的运动数据,从而驱动机械臂末端进行位姿调整,最终实现末端工具与对准目标的精确对准。搭建了螺纹旋拧和抓手夹持多工位试验平台,同时进行了精度验证试验,结果表明测量距离约260mm处,位置精度在X、Y方向达到0.1mm,Z方向达到0.2mm,角度误差优于0.1°。

新一代多自由度工业机械臂DCS系统设计

工业机械臂DCS(分布式自动化控制)系统的网络化、远程化是新一代的设计方向,利用工业物联网,远程、高精度规划机械臂运动轨迹,是系统的优化目标。研究对当前系统进行网络化优化改造,提出新一代系统的设计思路。新系统在客户端可利用浏览设备输入操作指令,并为用户呈现机械臂运转信息,传输至无线通信模块;通过无线通信模块传输操作指令至服务器,该模块采用缓冲器确保信息传输的连续性,减少网络时延;服务器接收操作指令后,激活现场可编程门阵列运动控制器,开启视频监视器获取机械臂运转信息;现场可编程门阵列运动控制器被激活后,提取操作指令所需的机械臂运转信息,获取机械臂各关节位移,利用基于抛物线过渡的线性插值法,按照关节位移规划机械臂运动轨迹;伺服控制箱按照运动轨迹数据,精准控制机械臂。测试实验证明:该系统可精准控制机械臂完成指定操作,具备较高的机械臂关节运动轨迹规划精度,且各关节的角速度与角加速度变化曲线非常平稳;在不同网络覆盖度时,该系统的信息通信误码元较低,通信性能较优。

基于物联网技术的工业机械臂抓取位姿快速检测研究

工业机械臂抓取位姿状态直接影响目标的抓取精度,因此,提出基于物联网技术的工业机械臂抓取位姿快速检测方法,检测机械臂的抓取位姿。设计基于物联网的检测架构,其中数据采集系统依据多传感器和激光雷达,采集机械臂作业环境数据和抓取目标数据后,经嵌入式网关系统的ZigBee网络通信协议,将数据可靠、安全地传送至机械臂检测控制系统;机械臂检测控制系统采用基于相对距离融合方法融合接受到的全部数据,并将融合结果输入扩展卡尔曼滤波模型中,快速检测工业机械臂抓取位姿。测试结果显示:该方法机械臂位姿检测性能良好,检测的机械臂抓取中心和实际抓取中心之间最大距离为1.6cm、抓取角度之间的差和相似系数的结果最大值分别为20°和95.7%,满足应用标准;ADD和AUC两个指标的最大值分别为4.4cm、98.2%,检测的位姿结果与实际位姿结果吻合程度较高,为工业机械臂抓取提供可靠依据。

六自由度工业机械臂动力学建模及仿真

为了研究六自由度工业机械臂的动力学特性,基于拉格朗日方程建立机械臂的动力学理论和仿真模型。分别建立各个构件的转动动能、平动动能和势能方程,进而得到各个构件的拉格朗日因子,通过虚拟样机模型测量对应构件的拉格朗日因子三个组成部分,与相应的模型计算结果进行对比,验证拉格朗日因子的正确性。基于正确的拉格朗日因子和广义多刚体动力学方程,建立最终的机械臂动力学模型,并通过ADAMS动力学仿真验证所建立的模型的正确性。