基于齐次变换矩阵数值解的6自由度并联机构位姿正解解算

为提高6自由度并联机构位姿正解求解速度,提出了一种基于齐次变换矩阵数值解的位姿正解解算方法.结合齐次空间变换矩阵前3阶顺序主子矩阵的正交特性及各液压缸杆长约束条件,建立了以齐次变换矩阵12个元素为未知量的非线性方程组的数学模型,得出了雅克比矩阵解析总表达式,采用牛顿拉夫逊法算法逐次迭代得到齐次变换矩阵数值解,再根据齐次变换矩阵与位姿转化关系求解对应位姿.结合实例,利用位姿正解仿真解算模型对所提出的位姿正解方法准确性及高效性进行了验证.结果表明:以齐次变换矩阵元素为变量的位姿正解解算方法比以位姿为变量的传统计算方法速度快.

转向架测试6自由度模拟平台位姿正解解算

为了实现转向架实际线路运行状态室内台架模拟,对转向架动态测试的6自由度模拟平台位姿正解进行了研究.根据6自由度模拟平台几何结构和参数,利用基于欧拉角的齐次变换矩阵及杆长约束条件建立了以位姿变量为未知量、方程数等于作动器数的6自由度模拟平台位姿正解非线性数学模型,借助于Matlab/simulink仿真环境利用牛顿拉夫逊算法将以位姿元素为变量的非线性数学模型转化为以位姿元素增量为变量、Jacobian Matrix为系数矩阵的线性方程组来求取近似解,结合实例,验证了6自由度模拟平台正解数学模型及算法的准确性及高效性,为转向架测试6自由度模拟平台的运动控制提供了重要的理论基础.

基于异型部件装配的位姿调整机构设计及自由度分析

针对异型金属壳体和防热套部件精确装配的特殊要求,分析确定了用于装配精确定位的位姿调整机构的基本组成,以及3R-P-2R2T位姿调整机构的自由度组合方案.重点对2R2T金属壳体位姿调整机构进行了设计与分析,提出了一种新型4-UPS/UPP对称位姿调整并联机构,完成相应的支链结构配置,并利用螺旋理论对机构自由度进行计算.结果表明:所提新型机构能够满足金属壳体的位姿调整要求.

基于多关键点检测加权融合的无人机相对位姿估计算法

针对无人机降落阶段中无人船受水面波浪影响导致图像产生运动模糊以及获取无人机相对位姿精度低且鲁棒性差的问题,提出一种基于多模型关键点加权融合的6D目标位姿估计算法,以提高位姿估计的精度和鲁棒性.首先,基于无人船陀螺仪得到的运动信息设计帧间抖动模型,通过还原图像信息达到降低图像噪声的目的;然后,设计一种多模型的级联回归特征提取算法,通过多模型检测舰载视觉系统获取的图像,以增强特征空间的多样性;同时,将检测过程中关键点定位形状增量集作为融合权重对模型进行加权融合,以提高特征空间的鲁棒性;紧接着,利用EPnP(Efficient perspective-n-point)计算关键点相机坐标系坐标,将PnP(Perspective-n-point)问题转化为ICP(Iterative closest point)问题;最终,基于关键点解集的离散度为关键点赋权,使用ICP算法求解位姿以削弱深度信息对位姿的影响.仿真结果表明,该算法能够建立一个精度更高的特征空间,使得位姿解算时特征映射的损失降低,最终提高位姿解算的精度.

基于三维点云的物体6D位姿估计方法

物体6D位姿估计近年来在计算机视觉及其他领域有着广泛的应用。为了掌握目前基于三维点云的物体6D位姿估计方法研究现状和趋势,对传统和基于深度学习的物体6D位姿估计的有代表性的方法进行汇总和分析。从基于三维模板、基于对应关系、基于投票三个种类的方法入手,详细介绍物体6D位姿估计方法的实现方式和优缺点,同时对其他最新的位姿估计方法作简要介绍。通过对基于三维点云输入的物体6D位姿估计方法的使用场景的总结,剖析了现存的问题,也提出了对未来发展方向的展望。

不同跑姿对第1跖趾关节在体6自由度的影响

目的采用国内首套高速双平面荧光透视成像系统(DFIS)探究不同跑步着地方式对第1跖趾关节在体6自由度的影响。方法招募8名健康男性跑者,优势腿均为右腿。通过计算断层扫描获取受试者仰卧中立位右足断层扫描图像,重建第1跖骨和趾骨模型并建立局部坐标系。受试者穿着跑鞋分别采用后跟着地和前掌着地姿势以3 m/s±5%跑速通过跑道。

基于机器视觉的货车位姿调整系统设计

为满足现代物流装车系统的自动化需求与快速装车要求,借助SolidWork软件建立机械装置模型,以某企业为背景,根据某型号货车参数,设计货车位姿调整系统,包括货车位姿信息处理方案和机械执行系统方案。利用机器视觉检测技术检测货车位姿并进行信息处理,由机械系统执行调整命令,提高调整效率,提高自动化装车系统的自动化程度。

基于深度学习的RGB图像目标位姿估计综述

6自由度(DoF)位姿估计是计算机视觉与机器人技术中的一项关键技术,它能从给定的输入图像中估计物体的6DoF位姿,即3DoF平移和3DoF旋转,已经成为机器人操作、自动驾驶、增强现实等领域中的一项至关重要的任务。首先,介绍了6DoF位姿的概念以及基于特征点对应、基于模板匹配、基于三维特征描述符等传统方法存在的问题;然后,以基于特征对应、基于像素投票、基于回归和面向多物体实例、面向合成数据、面向类别级的不同角度详细介绍了当前主流的基于深度学习的6DoF位姿估计算法,归纳整理了在位姿估计方面常用的数据集以及评价指标,并对部分算法进行了实验性能评价;最后,给出了当前位姿估计面临的挑战和未来的重点研究方向。

模糊PID电液控制对采煤机姿态调整的效果分析

针对采煤机对厚煤层开采时受到地面起伏及煤岩变化的影响,存在着偏移及冲击造成危险工况的问题,设计了采煤机位姿浮动调整机构,采用模糊PID控制对机构进行电液控制,并应用MATLAB软件对模糊PID控制的效果进行仿真分析。结果表明,采用模糊PID控制方式可提高系统的响应速度及控制精度,减小系统的超调量,提高采煤机的适应性。

基于工业机器人的机身系统件定位方法研究

针对传统系统件安装工艺采用固定式定位工装导致装配系统开敞性差、柔性程度低的问题,提出了基于工业机器人的机身系统件定位方法,确定了系统件辅助定位工装的标定方法,基于奇异值分解法和位姿等价变换原理确定了工业机器人的位姿调整算法,最后通过系统件辅助定位工装定位试验得出了系统件的定位精度。

打磨机器人不同位姿下的刚度特性研究

针对机器人在加工应用中的弱刚性问题,对串联机器人打磨过程中的位姿进行优化以提高操作刚度。文章以ABB公司IRB6700六自由度串联机器人为研究对象,研究了该机器人在不同位姿下的刚度特性。首先以该型号机器人的连杆及结构参数,建立机器人各连杆坐标系,推导出其运动学方程及雅克比矩阵。其次忽略机器人臂杆刚度,建立了考虑关节刚度的机器人末端静刚度模型。最后研究了机器人在不同位姿下的刚度特性,以优化机器人末端刚度为目的,得到了该型号机器人在本打磨工况下的最优加工位姿。

基于工程过程控制的夹具-工件系统综合误差调整技术研究

误差建模和调整技术是提高产品质量的有效方法。在加工系统中,由夹具、刀具、夹紧力等引入的随机误差或系统误差都会引起工件的位姿误差。如何减少工件的位姿误差来提高产品的加工质量已成为一个重要的技术难题。为了提高工件的加工精度,本文提出一种基于工程过程控制的夹具-工件系统综合误差调整模型。在获得加工特征综合误差模型的基础上,利用等效误差的概念,建立加工特征综合误差调整模型,并针对3-2-1定位方式给出了调整模型的参数识别方法,利用工程过程控制技术调整夹具定位销的长度来补偿加工过程中随机误差或系统误差导致的加工特征误差,提高产品加工精度。最后用实验验证了该调整模型的有效性。

基于点云配准的室内移动机器人6自由度位姿估计

针对移动机器人在室内环境下难以获取GPS定位信息,仅靠自身惯导不能得到精确位姿的问题,提出了一种基于RGB-D传感器获取三维环境点云,对连续点云提取特征并进行配准的移动机器人6自由度位姿估计方法。首先通过RGB-D传感器获取环境深度图像,根据特征提取算法提取点云特征;然后以特征点为配准点,运用随机一致性采样(RANdom SAmple Consensus,RANSAC)算法对点云进行初配准,剔除部分错误匹配点,获得初始变换矩阵;最后采用改进的迭代最近点(Iterative Closet Point,ICP)算法进行精配准,获得点云间的最终变换矩阵,实现位姿估计。实验结果表明:该方法有效地提高了大规模点云配准效率,得到了较精确的位姿估计信息。

6-SPS球平台并联机器人及其局部力和运动传递性能分析

提出一种 6-SPS球平台 6自由度正交并联机器人新机型 ,介绍其结构布局特点 ,对其局部力与运动传递性能及它们与机构几何参数关系进行分析 ,为其设计和实用化提供理论依据。分析结果表明 ,该球平台机构在正交位姿力和运动传递性能各向同性 ,特别适合于作为 6自由度微动操作机器人和 6维力传感器结构。

三维数控船台小车控制系统设计

本文介绍了一套应用于大型船厂焊接生产线上的三维数控船台小车控制系统的设计概要,简要描述了该控制系统的用途、软硬件配置及控制系统的一些主要控制策略。

轨道检测系统标定试验台的研制

轨道检测系统采用六自由度的STEWART平台模拟转向架的多维运动,采用四通道的电动伺服平台分别模拟两根铁轨的垂直和横向水平运动。首先讨论了STEWART六自由度平台的数学建模,并与四通道的轨道模拟平台建立协调的同步控制机制。开发了控制系统软件,实现了检测梁的六自由度运动和轨道平台的同步控制,能够在实验室中模拟轨道检测梁的实际运动和轨道的实际位置变化。为各种的车载轨道检测设备提供了在实验室中模拟实际工况的手段。

大型舰船分段自动合拢系统

舰船的分段合拢是大型舰船建造的关键环节。本文介绍了一种大型舰船分段自动合拢系统 ,该系统具有操作安全 ,推力大 ,对中精度高等优点 ,能够自动完成船体分段或总段的顶举、平移、姿态调整和合拢对中。系统以工控机收稿日期 :2 0 0 4 0 4 0 2 电子邮件来稿为核心 ,与多台ADAM 551 0控制器组成控制网络 ,通过控制油缸顶举运动和小车的行走运动 ,实现立体分段位姿调整和高精度对中。主控软件可以根据总段和分段的位姿 ,由数学模型解算出各个油缸的位移量 ,并根据舰船合拢规范规则和分段运动轨迹 ,实现多个油缸的联动和多台小车行走的联动 ,完成分段 6个自由度的调整。文中给出了系统的基本结构和实现方法。

基于线结构光的轮胎胎胚外形检测

基于激光三角测量原理研制了轮胎胎胚外形轮廓检测系统。检测过程中由于激光传感器和待测物体间的相对位姿问题,可能导致检测结果产生误差。对此,本文设计了位姿调整算法进行姿态调节,首先利用胎胚的圆周特性确定理想结构光线条,然后使用理想结构光和实际结构光的位置分析,对三种常见偏差进行调整。最后系统扫描采集胎胚外轮廓点云数据,并利用贪婪投影三角化算法进行三维重建。实验结果表明,本检测系统能准确对轮胎胎胚三维轮廓进行还原。

多机器人协调操作大型物体的运动学分析及应用

本文研究多机器人协调系统在大型圆筒型工件加工中的应用 ,提出了基于多个 3自由度移动机器人协调操作工件进行空间 6自由度位姿调整系统的结构和协调方法 .在刚体小位移运动模型基础上 ,建立了系统的运动模型以及逆运动学算法 ,并给出了满足实时运动规划的简化算法 .最后 ,通过实例对该算法进行了说明 .

丘陵山地拖拉机坡地自适应控制系统仿真分析与试验

针对丘陵山地地形复杂、耕作阻力波动大等问题,基于研制的新型丘陵山地拖拉机及三点悬挂式后悬挂机构,设计坡地自适应控制系统。对位姿调整机构的调整原理进行分析,得出左右悬挂点距车身基准面的距离与地面坡度的函数关系;设计横向位姿调整液压系统,运用AMEsim搭建横向位姿调整系统的液压系统仿真模型,并采用模糊PID控制方法对仿真模型进行控制性能仿真;搭建拖拉机后悬挂系统控制试验平台,进行拖拉机后悬挂横向位姿调整试验。当坡度低于15°,后悬挂机构跟随坡地调整效果良好,具有良好的稳定性。由仿真结果和对比试验可知,二者位姿调整位移最大误差为9.32%、平均误差为4.2%;所开发的坡地自适应控制系统具有较高的控制精度,可为丘陵山地拖拉机坡地自适应问题提供借鉴。