基于计算机视觉的高速机器人芒果分选系统设计

针对目前芒果的外观品质分级采取人工方法所存在的不足,基于机器视觉、并联机器人等先进技术,构建了用于芒果品质动态、实时检测及分选的高速机器人系统,设计了芒果分拣的计算机视觉硬件系统,开发了高速分拣计算机视觉软件系统。工作时,芒果输送带将芒果按机器人动作节拍输送至图像采集区域由工业相机采集图像,识别系统对图像信息进行特征提取,建立图像特征与国家标准中的三级芒果的对应关系,将具有相应图像特征的芒果其所处位置信息及其级别对应的位置信息,通过单片机控制系统输送给高速分选机器人,从而完成芒果的高速分选。测试结果表明:高速分拣机器人系统可以高速、准确地完成芒果的分选工作。

高速机器人分拣系统机器视觉技术的应用

研究了机器视觉技术在高速机器人分拣系统中的应用。构建摄像机标定下的人机交互界面,针对有关图像处理算法进行分析,提出结合多目标中心及角点结合轮廓特征识别的算法,从根本上解决当前分拣作业过程中存在的问题,提升机器人分拣系统的整体运行效果。

铜电解高速机器人剥片机组优化改进实践

金冠铜业是国内首家采用机器人高速剥片机组进行辅助生产的企业,采用初期,由于机组配套资料缺乏实践运行经验,投入生产运行后,机组工作性能稳定性差,综合效率相比设计指标还有较大差距。针对此问题,公司课题组将剥片机组细分为28个单元,对2541次故障进行了系统分析与研究,并在此基础上,从机组设备、物料工艺和设备维保制度等方面进行了优化改进。此次改进完成后,高速剥片机组综合速度超过600片/h,故障率大幅下降,有效保障了机组稳定运行。

日本超高速机器人手问世

日本东京大学石川正俊教授近日成功开发出超高速机器人手。这种机器人手能迅速抓住从空中抛下的球，今后只要给其装上手臂，它就可以在车间里从事物品分类工作了。

面向复杂地形的高速移动机器人设计与分析

为满足地图构建、无人驾驶等先进技术的需求,建立了面向复杂地形的轮式高速移动机器人在平地、上下坡、越障等情况下的理论力学模型,完成了移动底盘的力学分析,得到了移动底盘可实现平地、上下坡、越障三种运动的理论力学条件。根据目前对高速移动底盘的需求指标,确定了高速移动机器人的各项性能参数,完成了轮系、一体化底盘及移动机器人整体的结构设计,并对受力较大及扭矩较大的关键零部件进行了有限元仿真分析及运动学仿真分析。根据平台性能需求,完成了硬件设计及电气系统的搭建。为了验证理论研究的正确性,加工了实验样机,进行了相关实验。实验结果表明,所设计的面向复杂地形的高速移动机器人可以实现较高速度运行,具有较大的负载能力,可完成平地、上下坡、越障等运动,对于不同情况的路面具有较强的适应能力。

基于345-修正梯形运动规律的4-RR(SS)_(2)并联机器人运动轨迹规划

研究了一种新型四自由度高速并联机器人运动轨迹规划方法。该机器人采用单动平台结构以减轻末端平台质量,提升机器人加减速性能。建立机器人机构运动学逆解模型,通过融合345多项式和梯形运动规律的优点,构造一种可兼顾运动时长和运动平稳性的345-修正梯形运动规律。在此基础上,通过插补叠加轨迹过渡传统门形轨迹的直角部分,并统筹考虑总运动时长最短以及角加速度峰值最小为目标完成插补叠加时机的优选,最后在样机上开展运动频次试验。试验结果显示,采用优化后的运动规律和轨迹样机运动频次可提升至218次/min,工作效率较传统Adept门形轨迹提高55.7%。

一种高速并联机器人的运动学建模与轨迹规划仿真

以一种可实现高速运动的4自由度并联机器人为研究对象,采用矢量法建立了机器人运动学逆解模型,并提出了具有显示表达式的运动学正解解析解法,因无需迭代而具有较高的计算效率。采用4种运动规律分别规划末端抓放路径,并对比分析了关节角加速度与角跃度随时间的变化规律。在此基础上,提出了基于SAMCEF的机器人刚柔耦合仿真流程,并分析了不同运动规律的残余振动幅值变化,为优选可兼顾关节驱动力矩平滑性与末端残余振动收敛性的运动规律提供了解决思路。

基于CAD-CAE集成技术的高速并联机器人弹性动力学性能分析

文中以一类由外转动副驱动、含平行四边形支链的2,3和4自由度高速并联机器人为研究对象,提出一种基于CAD-CAE集成技术的有限元快速建模与更新方法。其要点为:针对工作空间中某一参考位形,首先,通过IGES/STEP等标准接口,将各结构件SolidWorks实体模型导入CAE软件SAMCEF,并通过自动提取各结构件实体模型连体坐标系相对于机架参考坐标系的位姿特征信息,建立SAMCEF环境下的几何模型;然后,通过将有限元分析特征信息自动编译为参数化脚本(Bacon)文件,建立整个机器人的参数化有限元模型。该方法特色在于:当机器人位形变化时,仅需更新CAD模型提供的位姿与有限元分析信息,便可自动生成新位形下的机器人有限元模型,进而显著提高面向全域弹性动力学性能分析需求的有限元建模效率。

高速运动机器人动力学及控制策略研究

机器人高速运动时关节柔性会对关节轨迹造成较大影响,必须对其造成的振动加以研究和控制。文章通过简化机器人的柔性关节,从动力学角度对机器人高速工作过程进行仿真,分析关节柔性及其大小对关节轨迹的影响;采用奇异摄动复合控制策略,将高速机器人系统分为快、慢2个独立子系统,分别为其设计控制器,加和后作为整个系统的控制输入。控制系统仿真结果表明,该控制策略能够实现轨迹的精确跟踪和振动的有效抑制。

高速搬运机器人产业应用及发展

高速搬运机器人是代替人类劳动,完成搬运工作的一种工业机器人,广泛用于工业生产中产品的包装与运输。文中阐述了高速搬运机器人包括串联和并联2种类型的发展现状、开发基础以及应用前景。通过对以往高速搬运机器人的研究和分析,在三自由度Delta并联机器人基础上,增加旋转自由度,并利用照相视觉技术,实现水平移动中不同姿态吸管及胶体炸药卷的抓取和装箱;开发四自由度搬运机器人,通过2组串接的平行四边形机构,确保终端抓取器姿态始终保持水平,实现各类成品的码垛包装。

基于单目视觉的高速并联机器人动态目标跟踪算法

在高速并联机器人视觉分拣系统中,由于安装误差等原因,视觉系统与传送带以及机器人与传送带之间会存在一定的角度偏差,导致目标物体在分拣系统中的定位精度较低,使机器人末端不能精确抓取动态目标.而且传统的单目视觉定位及跟踪算法存在精度低、运算速度慢等问题,影响视觉分拣系统的计算速度,降低系统的实时性.针对以上问题,提出了一种基于圆特征的单目视觉定位与传送带标定结合的动态目标跟踪算法,首先不需考虑相机坐标系与传送带坐标系的角度偏差,拍摄一个圆形目标,并以光心为顶点构造直椭圆锥的几何成像模型.在此基础上利用其几何关系求取圆心在相机坐标系下的深度信息,再结合传送带标定与张正友标定方法,确定传送带编码器的比例因子以及机器人坐标系和传送带坐标系之间的角度偏差,并实时跟踪圆形目标运动过程中圆心在机器人下的位置.最后,对所提算法和传统算法分别进行实验对比,结果表明,该动态跟踪算法通过圆锥投影的几何关系推导圆心的空间坐标,避免了传统复杂的非线性方程求解,定位精度和计算速度大幅提高.该算法消除了传统算法的角度偏差,平均位置误差为0.82 mm,具有较高的定位精度.运行中系统耗时较短,运行效率得到了有效提高,且误抓率和漏抓率分别为0.2%和0,具有很高的实用价值.

高速物料搬运机器人实时控制系统研究

高速物料搬运机器人主要应用在对物料传送有严格时间限制的场合。文中分析了Windows在实时特性上的缺陷,针对系统在实时控制上的需求,讨论了基于RTX的实时控制系统的设计和实现方法,对Windows系统和RTX实时操作系统的实时性能进行了测试分析,完成了高速物料搬运机器人的实时控制系统研制。实验证明,该系统实时性高,工作运行平稳。

基于ADAMS的4-RUPaR高速搬运并联机器人轨迹规划与运动学仿真

由于并联机构的复杂性,通过理论计算分析机器人实际规划轨迹下的运动学性能是十分困难的.为了预测4-RUPaR高速搬运并联机器人机构在搬运轨迹下的运动学性能,在ADAMS中建立了并联机构的虚拟样机,对机构进行拾取放置轨迹规划和在规划轨迹下的正逆运动学仿真.通过分析仿真结果,预测机构在规划轨迹下的运动学性能指标,为机构优化设计、控制策略研究、规划轨迹优化和物理样机制造提供参考.仿真结果表明,规划轨迹设计合理,机构运动学性能良好.

4-R(2-SS)型高速并联机器人运动性能分析及轨迹位置规划

为满足电子、食品及医药等工业领域生产对少自由度高速并联机器人的需求,设计了一种4-R(2-SS)型高速并联机器人。以该机器人机构为研究对象,基于螺旋理论对4-R(2-SS)型并联机构的自由度研究,建立了4-R(2-SS)型并联机构的数学模型,求出机器人的灵活工作空间。提出了以机器人灵活工作空间边界为约束条件,以末端执行器运动误差为目标函数函数,对末端执行器轨迹位置参数优化,并进行运动仿真分析。结果表明对机器人轨迹位置的参数优化有效降低了各主动臂转动幅度,增加了运动平稳性,同时验证了机器人具有高速、高加速度的运动性能。

渐开线在高速码垛机器人轨迹圆滑过渡的应用

针对高速码垛机器人轨迹规划要求响应快和冲击小的特点,在笛卡尔坐标空间内,以往从路径角度多采用点到点的直线运动、圆弧圆滑过渡的方法。文章提出利用渐开线改进其连续轨迹圆滑过渡,运用Matlab仿真机器人的渐开线运动路径及运动规律曲线。实验结果证明采用渐开线圆滑过渡的轨迹在一定条件下能够很好地满足高速码垛机器人轨迹规划响应快和冲击小的要求。

新型高速抓取并联机器人平台的设计与分析

并联机器人具有运动精度高,累计误差小,刚度大等特点,因此在航空航天,医疗器械,工业生产,食品包装等行业中得到广泛的应用。本文设计了一种3-RRPaR高速抓取并联机器人平台。首先对机器人平台的结构进行设计,确定了各部件的尺寸形状以及连接方式,建立了高速抓取并联机器人平台的三维模型;根据所需力矩对机器人的驱动装置进行选型,通过Adams进行虚拟样机仿真,对其运动学以及考虑弹性的动力学进行求解分析,得到了各杆件的变形分布以及各方向误差。最后对机构的关键部位进行有限元仿真,以保证机构在高速运动过程中的安全性和稳定性。

高速重载堆垛机器人结构设计及性能分析

为了实现大重量、大体积、多规格木门等快速搬运与平稳堆垛作业,设计了一种高速重载六自由度堆垛机器人。针对木门生产线工艺特点及堆垛要求,确定堆垛机器人的基本构型;分析得到机器人关键部件尺寸并进行选型;通过D-H参数法建立机器人的运动学模型,得到机器人的极限位置空间;运用ADAMS软件建立堆垛机器人动力学模型,探究其在高速重载条件下各构件的受力变化;以动力学分析结果为依据,对各个关键部件进行有限元分析。结果表明,设计的高速重载堆垛器人各部件强度均满足要求,工作空间过渡圆滑,无间断点出现,满足设计要求。