基于Lamé曲线的Delta并联机器人拾放操作轨迹的优化与试验验证

提出了高速Delta并联机器人拾放操作轨迹的一种实现及优化的方法。在笛卡儿空间中利用Lamé曲线平滑竖直运动与水平运动之间的直角过渡部分,确定运动轨迹形状。用高阶多项式运动特性对一维曲线弧位移进行三维规划,获得运动轨迹插补点的位置、速度和加速度信息。通过Delta机器人运动学模型和动力学模型将笛卡儿空间内的轨迹信息映射到机器人关节空间,以关节电动机的近似输出能量函数为目标优化Lamé曲线的参数。在试验样机平台上进行测试,测量不同Lamé曲线参数的运动轨迹在运动停止后机构残余振动的情况,通过比较验证了参数优化后的轨迹具有良好的实际性能,能够获得满足实践要求的轨迹曲线。

块状食品拾放并联机械手视觉系统及其实现

以全自动食品包装机的应用为背景,开发了一款基于视觉系统的块状食品拾放并联机械手.针对块状食品的特点,基于LabVIEW软件设计了机械手视觉系统,运用PMAC卡对机械手电机进行控制,并完成了块状食品拾放实验,验证了理论的正确性和可行性.

基于能量指标的DELTA并联机器人拾放轨迹参数优化及验证

为了减少DELTA机器人高速工作时的能耗,对该机器人拾放轨迹的优化问题进行了研究。基于Lamé,Clothoid,分段多项式解决Adept Cycle轨迹的直角过渡问题,实现对轨迹的三维形状规划;基于Bang-bang,7次多项式与6次多项式解决轨迹插补点位置、速度、加速度的设计,实现对轨迹的一维位移与速度的规划。仿真通过DELTA机器人的运动学与动力学模型,求解映射到驱动关节上的速度与力矩分量,并参考电机输入电能与机器人机械能耗两种能耗指标对9种轨迹进行几何参数优化。在计算能耗的过程中考虑电机再生能量的问题,对现有的能耗计算方式进行了改进。在已搭载DELTA的平台上进行测试,验证仿真结果,找出具有最低能耗的轨迹。经过比较发现9种轨迹中,Bang-bang运动规律的分段多项式曲线为最优轨迹,且具有空间与时间可重复性。

实现芯片高精度拾放的设计要点分析

以全自动精密组装设备为例,从设备的机械结构、控制结构、软件设计、工艺设计等方面,对芯片拾放精度的影响因素做了详细分析,并指出解决办法。这些理论和方法可在全自动贴片机、点胶机、晶圆芯片拾取机等设备中进一步验证。

一种应用于芯片高精度拾放的视觉定位方法

视觉定位技术是全自动芯片拾放设备的核心技术之一,其设计需结合设备功能、结构特点、运动方式来完成。介绍的视觉定位方法采用仰视与俯视双相机、俯视相机双镜头切换方式,适用于全自动粘片机、点胶机、晶圆芯片拾取机等设备中的拾放定位功能,及设备执行部件相对位置校验功能。

机器视觉在高精度芯片拾放设备中的应用

机器视觉的精确定位是保证高精度芯片拾放的基础。从机器视觉和机械运动系统组成的角度出发,研究了影响高精度视觉定位的关键要素。针对关键要素,重点介绍了视觉系统与机械运动系统的空间坐标系转换算法。最终通过工艺实验测试,验证该空间坐标系转换算法能够满足高精度芯片拾放的要求。

线性电机在高速粘片机芯片拾放机构中的应用

论述了高速粘片机核心部件芯片拾放机构的工作原理以及美国SMAC线性电机的特性,采用线性电机驱动芯片拾放机构,实现了对芯片的高速、高精度和柔性拾放技术。

并联弹性杆拾放机器人机构的设计分析

在工业领域,拾放机器人刚性机构设计趋于成熟,但存在质量较大,人机协同工作时危险系数较高等缺陷。与此同时,弹性杆作为新型设计材料,因其自身材料的优点,已广泛应用在医疗、勘探等领域。基于此,提出一种可应用于拾放任务的并联弹性杆机器人机构。利用简化的Cosserat弹性杆模型,从刚体运动的角度描述弹性杆的变形,导出弹性杆动力学模型。在Matlab中建立并联弹性杆方程及虚拟样机模型,通过对关键材料和工作空间的分析,得到相应机构参数。研究输入角度、力矩与末端的位移的关系,通过搭建样机验证了理论的可行性和设计的合理性,为弹性杆在工业方面的应用提供参考。

基于PLS的拾放机械手位姿分析

为提高拾放机械手位姿的精确度,对采集到的末端执行器位移信号进行了研究。主要采用多分辨率小波变换法提取机械手运动时产生的位移信号的小波系数标准偏差作为特征矢量,将特征矢量输入PLS进行特征提取和动作模式分类,最终实现了对拾放机械手位移信号的四种不同动作模式的分类。试验结果表明,采用多分辨率小波变换法进行特征提取的PLS分类方法,具有更高的识别率,运算速度更快,对于拾放机械手的位姿分析具有一定的借鉴意义。

基于圆弧转接和跨段前瞻的拾放操作轨迹规划

针对工业机器人拾放操作中末端速度不连续及突变的问题,设计了一种利用圆弧转接的轨迹规划算法。以给定路径点和圆弧半径为基准,建立了拐角处圆弧转接数学模型,并推导出分割后的路径段计算公式。路径段采用非对称S型加减速模型,在路径长度及始末速度约束下的,计算得到最优的转接速度。根据在路径段内能否达到最大速度和最大加速度,分4种情况进行跨段前瞻速度规划,并采用弧长增量法插补技术实现轨迹规划。在六自由度机器人实时控制平台上进行了三角式和门式拾放操作实验。结果表明,该算法可实现拾放路径拐角处速度的平滑过渡,减少加速度突变,提高机器人作业效率。

基于未知输入观测器的拾放机器人传感器故障检测

针对基于智能制造工业中广泛使用的拾放机器人,提出了一种基于未知输入观测器的传感器故障检测方法,以提高工业拾放机器人的可靠性。拾放机器人故障检测的挑战在于被拾放工件的类型等变化而带来工件质量变化,造成系统质量改变,使得系统模型不再准确。首先建立系统在竖直平面内运动的状态空间模型,将不同类型工件质量变化引起的未建模动态作为未知扰动。然后通过构建未知输入观测器将未知工件质量对系统的扰动从残差中解耦,增强残差对故障的敏感性,有效提高系统的故障检测性能。仿真实验表明,该算法能够有效地检测位置传感器故障。

一种面向工程竞赛的拾放球小车设计

根据工程训练综合能力竞赛中机器人拾放球竞赛的规则要求,本文设计一种扩展机械组件的拾放球小车,这小车能够根据实际需要,增加相应的机械组件,并且能够装载和放置多个不同类型的球体。竞赛实践表明,本小车底盘牢固结实,有效装载和放置全部比赛球体,操作简单方便。

基于粤港澳工程训练的拾放球机器人结构方案分析及设计

针对2019粤港澳大学生工程训练综合能力竞赛中对拾放球机器人设计的要求,依据机械原理、机械设计及机械制造技术基础的基本知识,选择合理的机器人小车结构及材料,设计出一款能够按照比赛要求快速且精确拾放多种类球的机器人小车。结果证明:该拾放球机器人小车装置结构设计合理,夹取牢固精准,拾放效率高。

在酸性溶液中化学镀镍沉积层上氢气的拾放行为

引 言 拾放氢气的反应(HER)是化学镀镍时在镍沉积层上伴随的不希望发生的副反应。氢气的产生过程主要是电催化过程,而且所用电极的组成对它的影响很大。我们用电化学技术和X射线衍射分析的方法来研究在化学镀镍而生成不同组成的镍-磷合金沉积层上的HER反应。

块状食品拾放的并联机器人

中国的食品包装行业大部分还在依靠人工,尤其是上料拾放这种重复性的劳动,依靠人工不仅工作强度大,而且卫生不能保证,所以急需一种高速、稳定的拾放机器人来代替人工。在分析块状食品全自动包装生产线技术要求基础上,设计一种三自由度并联机器人,介绍了其基本结构及主要部件的设计,利用ANSYS的Workbench模块对机器人整机作了模态分析。得到机器人的固有频率,机器人在频率80~121 Hz之间易发生共振,通过振型图得到机器人运动铰链上的虎克铰位置最易产生变形,设计时需加强此位置的刚度。研究为块状食品包装生产线上的拾放工序的自动化提供一种解决方案,为三自由度并联机器人的结构设计提供理论分析基础。

芯片拾取头旋转精度测量方法研究

在全自动贴片设备中,采用吸头吸取芯片的方式是常用功能之一。由于对位高精度要求,吸头通常具有旋转功能,旋转精度是非常重要的技术指标,如何判定显得尤为重要,因此吸头旋转精度的测量方法成为关键技术之一。以精密组装系统的吸附机构为例,采用5种方法测量芯片拾取头的旋转精度,通过实际测量与数据分析,比较了几种方法的优缺点,推荐了较为可信的测试方法,可为类似结构的测试提供理论与实践依据。

基于Sysmac自动化平台的Delta机器人控制系统设计

为了提高Delta机器人在自动化拾取作业中的控制精度、速度及系统的实时性和可靠性,提出基于欧姆龙Sysmac自动化平台对Delta机器人控制系统进行设计,采用NJ系列机器人控制器和控制用高速网络EtherCAT,将机器人的运动控制和周边运动的逻辑控制进行统一,实现一体化控制,并通过视觉系统判断抓取对象的位置偏差,实现精确定位,展现机器人与视觉系统的完美配合。验证工作基于Delta机器人的动态抓取实验平台展开,顺利地完成了"检测—跟踪—抓取—搬运"实验,实验结果充分证明了方案的可行性。

一种并联机械手视觉引导算法

钣金冲压件为例,根据传送带输送的工件具有一致性的特点,介绍了用于从传送带上抓取并将其摆放整齐的并联机械手的视觉引导算法设计,采用一种非匹配的算法,快速将在传送带上杂散分布的工件的位置和角度计算出来;该算法较模板匹配法运算量大大减少,保证了系统的实时性;另外,对于传送带上工件正反面颠倒、工件重叠现象,算法也进行了相应处理;机械手可根据视觉算法得到的工件信息,逆解计算出机械手主动臂转角,从而实现拾放(pick-and-place)操作;对3万件工件实测,其中发生重叠的工件43个,没有正确识别工件28个;该算法对工件定位准确度达到99.7%,证明该算法具有很高的可靠性。

基于改进引力搜索算法的高速并联机器人轨迹优化

目的:解决并联机器人在罐头食品拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题。方法:基于高速并联机器人的体系结构,提出了一种运动轨迹规划方法用于高速并联机器人末端执行器的轨迹优化。建立多约束、多目标、非线性轨迹优化模型,并采用改进的引力搜索算法求解。通过仿真验证了所提方法的可行性。结果:与改进前的规划方法相比,所提规划方法能在较短的时间内完成拾放任务,一次操作的最短时间为0.1691 s。结论:该规划方法解决了传统并联机器人拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题,具有一定的实用价值。

粘片机布局及关键机构技术研究

讨论了新型粘片机的不同几何布局及其对生产效率的影响。并对其关键部件拾放片系统的不同结构形式及其优缺点进行了分析。