基于残差BP神经网络的6自由度机器人视觉标定

基于视觉伺服控制的机器人手眼标定和逆运动学求解一直是视觉伺服领域的核心问题。随着应用场景的逐渐复杂,传统手眼标定方法已无法满足需求;随着网络深度的增加,单一BP神经网络逆运动学求解算法的误差趋于饱和甚至变大,无法进一步提升网络性能。针对以上问题,本文将手眼标定和逆运动学求解融合为拟合目标图像坐标到机器人各关节角之间的映射关系问题,提出了一种残差BP神经网络算法。使用多个残差网络模块的方式加深BP神经网络的深度,残差模块的输入信息可以在网络内跨层传输,较好地解决了因深度增加网络模型容易产生梯度消失而无法提升网络性能的问题;通过6自由度机器人雅可比方程对逆运动学解的空间进行划分,确定了8个独立的区域,基于独立区域方法对训练数据进行处理,从而避免了多自由度机器人逆运动学多解对网络学习的影响,网络训练精度提升了2个数量级,训练速度提高了2倍。在REBot-V-6R型6自由度机器人输送线分拣系统中进行二维平面抓取和三维实物抓取实验,实验结果验证了该方法的准确性。结果表明,该方法比1层BP神经网络、3层BP神经网络、5层BP神经网络的训练精度分别提高了4个数量级、2个数量级、5个数量级,测试精度提高2个数量级;与传统标定方法相比,本文方法节约了逆运动学求解过程的计算成本,抓取位姿精度提高了1个数量级。

6自由度机器人手臂的设计与应用

机械手出现在20世纪中期,以其运动的重复性及准确性得到极大的发展,已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的主要标准。通常机械手臂有机械系统,控制系统组成。其控制方式种类较多,早期以机械部件实现,近几十年微机技术成为控制的主要形式。本设计是在原有机械手臂配置的基础上,为其更深一步的开发与创新应用而进行的,设计内容将涉及包括:机械结构、电路控制、软件编程等内容。

6自由度解耦机器人运动学逆解优化的研究

针对6自由度解耦机器人的多解问题,分析了机器人的正、逆运动学解,提出了基于最短行程原则的运动学逆解优化方法,确保机器人系统取得合适的逆解。该方法利用6自由度解耦机器人位置与姿态解耦的特性分别给出相应的目标函数,为提高逆解优化的效率,两个目标函数采取主从式的结构。这种优化方法基于关节变量的加权均值,计算简洁又体现了最短行程的原则。最后以PUMA560机器人为例验证该方法是有效的。

6自由度喷涂机器人的运动学分析与仿真

运用回转变换张量法建立了6自由度喷涂机器人的运动学模型,并利用消元法简化了运动学逆解的求解过程,得出了较为简易的解析解。利用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机模型,并进行运动仿真分析,不仅证明了运动学模型的正确性,也为后续研究奠定了基础。

自抗扰控制器在6自由度液压并联机器人仿真分析中应用

以6自由度液压并联机器人为控制对象,对自抗扰控制器参数的变化与系统动态特性的关系进行了系统的分析,为自抗扰控制器的参数整定及其有效应用提供了依据.理论分析和大量的仿真实验表明,采用自抗扰控制器可以明显改善6自由度液压并联机器人的操作精度,验证了自抗扰控制器的有效性.

基于含避障角人工势场法的机器人路径规划

针对基于距离的人工势场法(Artificial potential field, APF)存在的局部极小值问题,提出了一种含避障角的人工势场法的避障路径规划方法。在平面环境中,采用斜率判定路径规划过程中的位置关系,通过机器人当前点到障碍物的距离与障碍物的影响半径二者之差得出人工势场法中的排斥力,并对排斥力的偏转角进行调整;另外,在空间环境中利用圆弧插补理论将机器人平面避障问题转换为空间避障问题;基于机器人构型配置对改进人工势场法进一步完善以满足实际避障要求。仿真和实验研究结果表明,含避障角的人工势场法,在单个或多个障碍物环境中进行避障路径规划时解决了局部极小值的问题,同时实现了6自由度机器人末端在避障时的轨迹曲线平滑无振荡,验证了所提出避障路径规划方法的可行性。

基于SimMechanics的气动6自由度并联机器人的研究(英文)

针对气压伺服式6自由度并联机器人的特点,首先对气压伺服系统进行建模分析,然后利用SimMechanics对气动6自由度并联机器人的机械模块进行建模,并对并联机器人整体进行气动-机械建模,此建模方法避免了Stewart平台复杂的建模过程。进行仿真分析和实验研究,结果表明:仿真数据与实验结果相符,仿真模型较能真实的模拟6自由度并联机器人的运动,并且气动也能达到伺服控制的效果。

基于BP神经网络-牛顿迭代法的6-DOF并联机器人正解

由于6自由度并联机器人基座与末端执行器之间存在多条运动链,使其运动学正解难度较大,并且存在多解。针对并联机器人的运动学高效求解,提出一种基于神经网络和牛顿迭代法混合算法,利用神经网络模型的非线性映射能力,将输入杆长映射到上平台位姿,但映射出来的位姿精度较低,再利用迭代法求解,最后在Matlab中建立物理模型进行运算仿真。仿真结果表明:神经网络-牛顿混合求解能提高运算效率,并且有效降低误差,具有广泛的应用价值。

新型6-PSS并联机器人工作空间分析

提出一种由 Stewart平台演绎而来的正交 6 - PSS并联机器人新机型 ,介绍其结构布局特点 ,基于位置反解及其结构约束条件 ,绘制其工作空间的轮廓图 ,并定量分析该并联机器人 RPY角和机构尺寸参数对其工作空间大小的影响 ,为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据。

6-DOF并联机器人新型力感觉系统静力学分析

通过在6-DOF(6自由度)并联机器人各个杆件上集成拉、压力传感器,组成了新型力感觉系统.建立了6个传感器受力与动平台所受合外力、合外力矩的矩阵关系,从而只需检测6个1维传感器的受力就可以确定并联机器人动平台的受力情况.在考虑杆件自身重力的情况下,着重对该力感觉系统进行静力学分析,并以6-PTRT并联机器人为例,在该机器人上集成力感觉系统.实验结果表明该方法可行.

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。

基于回转变换张量法的6R机器人的运动学逆解分析

运用回转变换张量法,求解了三个腕关节轴线相交于一点的6自由度喷涂机器人的运动学逆解,并利用消元法简化了运动学逆解的求解过程,得出了较为简易的解析解。利用Matlab软件编写了机器人的逆解计算程序,并进行实例计算,不仅证明了运动学逆解的正确性,也为后续研究奠定了基础。

6-DOF电-气伺服并联机器人动画控制中的实体转换

本文介绍了当前计算机三维动画技术的应用和发展及一种 6自由度并联机器人的基本结构。提出应用三维动画技术对 6自由度并联机器人进行计算机控制的设想 ,并结合并联机器人的结构特点给出在应用三维动画技术进行计算机控制过程中、实体转换阶段的主要步骤和应注意的问题 ,介绍了与之相适应的气动伺服驱动系统 。

汽车风挡玻璃机器人自动涂胶系统的设计

对机器人在汽车风挡玻璃自动涂胶系统中的应用进行了阐述,对机器人工作站中的主要组成部件,自动输送带、预对中装置、转运托架、自动翻转台、精密自动对中台、胶枪枪嘴清洁保护装置的设计和功能进行了详细的说明.对供胶系统中的聚氨酯胶供胶系统、聚氨酯胶计量供胶装置、胶枪等提出了见解.同时从机器人风挡玻璃涂胶系统的生产实际需要出发,提出并设计了一套玻璃自动对中识别装置,可以对不同规格型号的玻璃进行自动对中识别,提高了生产的柔性.并根据设计经验详细地论述了此套系统的工作节拍.

基于6自由度串联机器人的电火花铣削加工轨迹规划及伺服控制策略研究

针对传统电火花铣削加工所存在的灵活性不足和被加工工件尺寸受限等问题,提出了基于6自由度串联机器人的电火花铣削加工方法。基于四元数理论建立了工具电极复杂轨迹规划方法,实现了工具电极变姿态铣削加工。为了解决串联机器人无法满足电火花加工对放电间隙实时调整的快速响应要求,提出了工具电极垂直轨迹回退的伺服控制策略,实现了对加工间隙的快速调整。利用机器人的3个自由度和6个自由度分别开展了工具电极定姿态和变姿态下的电火花铣削加工实验,实验结果表明当工具电极变姿态时,加工过程中工具电极端部与工件表面发生放电,铣削加工轨迹的槽宽略大于工具电极直径,因此工具电极变姿态电火花铣削加工曲面工件时精度和效率更高。最后,在半球形工件上实现了电火花铣削加工三种复杂轨迹,验证了基于6自由度串联机器人电火花铣削加工技术的可行性和有效性,具有很大的市场应用潜力。

基于DMC的机器人轨迹规划研究与实现

在分析6自由度机器人运动控制系统架构的基础上,提出基于DMC(digital motion con-troller)的开放式运动控制系统的6自由度机器人轨迹插补算法。主要研究在笛卡尔空间规划中直线的插补算法。同时介绍了插补算法在DMC上的具体实现方式。实验证明了控制器能可靠精确地实现机器人轨迹运动。

基于ANSYS Workbench的喷涂机器人的模态分析

分别利用Pro/E和ANSYS Workbench软件对6自由度喷涂机器人进行三维实体建模与模态分析,并获取了相应的6阶固有特性参数,找到了结构的振动薄弱部位。避免了共振的产生,为结构的改进提供了可靠的参考依据。

基于ADAMS的新型喷涂机器人的运动学仿真

通过D_H法建立六自由度喷涂机器人运动学方程,在这个的基础上利用Matlab软件绘制出整个机器人的工作空间。同时运用ADAMS建立了喷涂机器人的虚拟样机模型,不仅直观地证明了所建立的运动学模型的正确性,更为以后的机器人动力学分析、轨迹控制奠定了基础。

基于混合包围体层次树的机器人碰撞检测试验

为解决喷涂、焊接、装配等工业现场中能快速检测出机器人与周边环境是否发生碰撞,提出一种适用于铰接模型机器人的碰撞检测算法——混合包围体层次树算法。该算法利用了不同包围体所具有的优势:由OBB包围机器人连杆时更紧凑和以OBB为基元构建球包围体时计算简化和耗时少。该算法采用由顶层、中间层和底层3层结构构成的包围体层次树技术。如果包围体层次树中父节点包围体不存在碰撞,则无须对子节点包围体进行碰撞检测,且顶层与中间层采用二叉树结构来存储数据,以此加快碰撞检测速度。而且该算法可以随着机器人实际运动时各连杆间相对位置的变化而动态更新,以此适应机器人的碰撞检测。通过开发OpenGL上位机控制软件和搭建Parker控制器等构建的机器人实体实验平台验证所提出的碰撞检测算法的有效性。

基于遗传算法的汽车引擎盖焊接路径优化

针对汽车引擎盖焊接路径优化问题,提出了一种遗传算法加仿真修正的联合方法。对引擎盖待焊点先进行基于工件坐标系的坐标标注与编码,以焊接距离最短为评价函数,执行遗传算子,采用Matlab编程实现焊接机器人在工件上的最短焊接路径优化。根据DH参数建立焊接机器人模型,推导其正向运动学方程,最后采用离线编程软件RobotStudio完成对优化路径的仿真并修正干涉区域。结果表明,遗传算法优化可显著缩短焊接行程,虚拟仿真排除了干涉,确保了各关节可达性。有效提高工作效率,为大量焊点的焊接路径优化提供了新思路。