激光测量标定机器人坐标系位姿变换的正交化解算

针对大型装备智能制造中的机器人在线位姿激光跟踪测量与实时引导需求,提出了一种机器人坐标系与激光测量坐标系标定转换和解算方法。设计了基于距离原则的机器人末端光学工具中心点TCP(Tool Center Point)位置标定算法。通过运用空间点坐标重心化配置算法和基于罗德里格矩阵变换的最小二乘优化算法解算出了具有单位正交性的位姿变换旋转矩阵。进行了机器人坐标系位姿变换激光测量标定和优化对比实验,旋转矩阵初值和正交优化值进行点坐标转换后的综合RMSE分别为0.579 0mm和0.501 5mm。结果表明该方法能够有效改进姿态旋转矩阵正交性,并提高位姿变换解算精度。

机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的快速转换方法

针对机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换问题,提出一种机器人单轴旋转运动与自身读数相结合的方法。将靶标球安装在机器人末端,用激光跟踪仪实时测量球心坐标,对机器人单轴转动产生的圆弧轨迹进行空间圆拟合,由三个空间圆的单位法向量可得到旋转矩阵。再求取球心初始位置相对于机器人默认工具点的坐标偏移量,便可反推机器人坐标系原点在激光跟踪仪坐标系下的坐标,即平移向量。实验结果表明,转换后空间点X、Y、Z坐标的RMS误差分别为0.216 mm、0.111 mm、0.157 mm。

激光跟踪仪与机器人坐标系转换方法研究

为了快速准确求解激光跟踪仪与机器人坐标系转换参数,提出了一种基于工具标定与公共点转换相结合的坐标转换方法。首先,将靶球固定在机器人末端工具上,控制机器人示教6个不同位置,并同时用激光跟踪仪测量球心坐标;然后,采用基于距离约束的方法计算靶球在机器人基坐标系中的位置;最后,采用基于罗德里格矩阵的最小二乘迭代法进行坐标转换。试验表明:该方法操作简单,能够避免拟合误差的影响,提高坐标转换精度。

基于图像超分辨的巡检机器人运动路径自动追踪方法

复杂的场景可能使巡检机器人采集到的图像质量下降,导致机器人运动路径追踪时的精度下降。对此,提出基于图像超分辨的巡检机器人运动路径自动追踪方法。首先,通过图像超分辨技术提升运动图像质量,确保机器人在复杂环境下仍能清晰识别路径。然后,进行机器人运动路径配准,精确计算设备坐标系与基准坐标系间的平移和旋转关系。最后,利用模糊控制器进行机器人运动路径的动态追踪。结果表明,设计方法能够有效提升路径追踪精度,具有实用性。

外置视觉监测的机器人数字孪生系统研究

目前,在直角坐标机器人的数字孪生系统研究中,存在数字端对物理端真实情况反应不足的问题。针对此问题,采用外置视觉和数字孪生系统模型相结合的方法,基于半物理仿真技术建立数字端模型,并构建了直角坐标机器人数字孪生系统,设计了结合外置视觉的数字孪生系统模型,并就构建数字孪生系统所涉及的关键技术进行了分析,包括数字端模型、控制器、外置视觉监测等。实现了对直角坐标机器人数字孪生系统的开发,完成了相关功能的实现。

遗传神经网络下机器人双头夹具参数优化研究

由于直角坐标机器人双头夹具动力学较为复杂,难以找到双头夹具最优参数组合,因此以直角坐标机器人为基础,提出遗传神经网络下机器人双头夹具参数优化方法。分析不同工况下双头夹具关节在夹持工件时的接触力,结合偏移量约束搭建双头夹具动力学模型。以动力学模型为基础,设置参数优化约束条件,包括竖直与水平移动距离、末端节点运行速度、夹具质量、等效应力、丝杠变形量等。结合相关约束条件,构建双头夹具参数优化目标函数,利用遗传神经网络对目标函数进行求解,获取目标函数最优解,该解即为双头夹具参数结果。经实验数据分析证明,所提方法优化后的双头夹具参数更接近于理想值,夹具灵敏度更高,能够有效提升其工作质量。

直角坐标机器人轮廓误差补偿算法设计

为提高直角坐标机器人控制精度,结合迭代学习控制和交叉耦合控制设计了一种轮廓误差补偿算法。在单轴数学模型的基础上,搭建了直角坐标机器人轮廓误差模型。根据不同控制方法的特点,结合反馈控制、单轴迭代学习控制、双轴交叉耦合控制和轮廓误差迭代学习控制设计了一种控制器。直角坐标机器人的控制系统以ARM和FPGA为核心,其中,ARM主要用于传感器信号采集、上位机通信、故障检测和机器人运动轨迹规划等;FPGA则可实现伺服电机的控制。实验结果表明:轮廓误差平均值、最大值和标准偏差均大幅降低;迭代学习交叉耦合控制能够大幅降低轮廓误差,有效提高直角坐标机器人运动精度。

基于Trio运动控制器的直角坐标机器人控制系统

介绍了一种直角坐标机器人的主要结构及其功能,详细分析了该机器人控制系统的结构及其工作原理,开发了控制系统应用软件。系统采用触摸屏+运动控制器的结构形式,以Trio的Euro205x型控制器为系统控制核心,触摸屏作为上位机,通过加入遥控、超声波模块,实现了对机器人的远距离操作。系统在设计过程中不论硬件还是软件采用了模块化的思想,保证了控制系统的开放性和可移植性。

基于ANSYS的龙门式直角坐标机器人横梁分析

对龙门式直角坐标机器人的核心部件-Y轴横梁进行了有限元计算和分析。首先对直角坐标机器人的Y轴横梁进行建模,利用ANSYS软件分析计算出横梁的变形分布情况,然后对其分布规律做简要的分析,为后续的横梁结构优化设计提供理论依据。

基于VC的直角坐标机器人控制系统设计

针对现代工业对机器人控制系统开放性和通用性的要求,基于VC++设计了一种直角坐标机器人控制系统。整个系统以"工控机+运动控制卡"为核心,采用GALIL DMC-1842运动控制卡、伺服电机驱动器以及直角坐标机器人构成一个开放式结构。控制系统主要包括硬件设计、软件设计和轨迹规划,实现了单轴点动、连续运动、回零运动以及多轴直线插补、圆弧插补等功能。机器人根据末端执行机构的不同,可完成不同作业任务,具有良好的开放性和扩展性。本文执行机构采用雕刻机专用电主轴,根据设定的雕刻任务,编写轨迹程序,成功实现了雕刻任务。实验结果表明,所设计的机器人控制系统较好的完成了轨迹规划任务,具有很好的性能和应用前景。

直角坐标机器人悬臂结构优化设计与分析

提出了一种针对工程实际问题的拓扑优化设计方法,对直角坐标机器人悬臂结构进行了拓扑优化设计和力学性能分析。先对整机进行了有限元分析,找出了影响整机精度的关键结构即Y轴悬臂梁。后采用变密度法对悬臂梁横截面进行了拓扑优化,重构筋肋分布,根据优化后的截面形状重建三维模型并进行了力学性能有限元分析。优化前后对比分析结果表明:优化后的悬臂结构的变形减小,最大应力明显降低,结构的质量也显著减轻。该方法对以后机械结构分析和拓扑优化设计具有一定的指导意义。

机器人工具坐标系自动校准

为了实现工业现场中对机器人工具坐标系进行快速高效地校准,同时提升坐标系的校准精度,提出了一种机器人工具坐标系快速校准方法,搭建了校准系统和实验平台。对校准系统的校准测量速度和精度进行了测量和研究。该校准方法使机器人按照预定圆周和直线的轨迹进行运动,运动时统计该系统在光电传感器中出现的时刻,得到工具坐标系偏斜的位置。本文分析了光电传感器由于装配工艺的原因无法形成直角坐标系而引起的误差,同时根据坐标系转换原理,对此项误差进行分析。最后实验结果表明:机器人工具坐标系的校准精度为±0.5mm,恢复时间为15s。该结果满足汽车生产线对于精度和效率的要求,能够快速有效地对机器人工具坐标系进行校准。

抛光直角坐标机器人控制系统设计

抛光加工是曲面类零件生产过程中非常重要的一个环节。考虑到使用的通用性和成本控制的要求,设计了一种基于直角坐标机器人的自动抛光系统。整个控制系统基于PC+PLC+HMI的架构,利用PC进行插补等复杂计算,使用PLC输出脉冲对伺服电机进行定位控制,昆仑触摸屏TPC1063H用于对运动过程进行监控。所设计控制系统能保证抛光刀具以正确的姿态、准确的位置和合适的抛光力进行工作。实践表明,所设计的控制系统能满足抛光系统使用要求,控制精度较高,成本也较低。

直角坐标机器人设计方案的灰色模糊综合评价

文章分析了影响直角坐标机器人性能的各种指标和因素,构建了直角坐标机器人综合评价的指标体系。运用灰色理论和模糊数学的基本概念和方法,建立起直角坐标机器人设计方案的灰色模糊评价模型。通过熵权法确定元素的权重,使决策更具有科学性。利用该模型对设计实例的设计方案进行分析,评价结果符合实际情况,表明该评价模型能够客观地反映各设计方案的总体性能。

基于直角坐标机器人的软袋再包装自动上料系统

对软袋包装物料再包装的自动上料部分进行研究。根据软袋包装物料的特点,采用全自动交流伺服电动机驱动的直角坐标机器人来实现上料位置的精确控制,通过刚性气动机械夹手实现软袋包装物料的抓取,由多轴运动控制卡和上位机,运用示教再现的方法,实现合理的上料运动控制。实际试验验证该系统可以实现软袋包装物料的自动化上料作业。

直角坐标型机器人机械结构与控制系统的设计

根据瓷砖包装生产线的现场作业要求,设计了4自由度的直角坐标型机器人。该机器人的抓手能够实现在三维空间的移动以及在水平面内的转动。与普通的码垛机器人相比,该机器人的运动空间广,承载能力强,能够满足瓷砖包装生产线的作业要求。机器人的控制系统以Pl C为核心,以触摸屏为人机交互界面,并配备其他辅助模块,能够满足机器人的控制要求。由于该机器人具有稳定性高、可靠性强、编程简单方便及性价比高等优点,因此非常适合工业现场应用。

基于FMEA和FTA的三自由度直角坐标机器人系统可靠性仿真分析

建立三自由度直角坐标机器人系统的故障模式影响分析(FMEA),定性分析系统潜在的各种故障模式,原因和影响因素,并建立系统的故障树(FTA),运用蒙特卡罗原理定量计算系统可靠性指标,仿真分析系统的可靠性。

基于PLC的直角坐标机器人控制系统设计

直角坐标机器人因其具有机械结构简单、精度高、承载能力大等优点,在一些精密加工、自动码垛以及最近兴起的3D打印等领域中被广泛应用。根据四自由度直角坐标型机器人工作原理并秉持机器人控制系统开放性和通用性的要求,开发了一套基于PLC的直角坐标机器人控制系统。系统硬件上采用维纶TK6050ip触摸屏作为控制系统的上位机,PLC采用西门子CPU226与EM253位置控制模块相组合的方式实现对机器人的速度与位置的精确控制。在硬件的基础上完了控制系统主程序以及人机交互界面的软件设计。该控制系统具有稳定性强、控制精度高、成本低廉以及编程简单等特点,实现了直角坐标机器人的高效控制。

关节式坐标测量机器人误差建模与仿真

将线结构光测头安装在机器人末端构成自由曲面非接触测量系统该系统以机器人作为运动机构,带动传感器依次到达空间指定测定位置,获得其三维坐标。利用齐次坐标变换理论建立测量系统的数学模型,考虑到测量机器人的名义运动学参数和实际运动这参数之间的误差,运用微分摄动理论建立了其误差模型。以motomanHP3机器人为实例,通过数值仿真验证了误差模型的准确程度。这些工作为通过软补偿的方式提高测量的精度提供了理论依据。

基于直角坐标机器人的计量封印自动化包装装置

针对计量封印产品自动化入盒包装的生产需求,设计了一种直角坐标机器人,其具有三轴运动结构,通过直线插补规划运动路径,采用气动吸盘作为末端执行机构。装置应用机器视觉检测技术识别封印条码,根据条码编码,PLC控制机器人自动抓放封印到包装盒中指定位置。实验证明,该装置在精度、效率和稳定性上均达到了企业大批量自动化生产的应用要求。