基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂设计与试验

针对现今葡萄种植环境狭小且复杂、常见关节型机械臂空间运动灵活度较小和避障能力较弱等问题,为了适应葡萄植株下层枝叶较少、障碍物较少,上层枝叶较多、障碍物较多的特点,设计并开发一款基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂,其底部为SCARA机械臂,上部为柔性机械臂部分;同时,设计了SCARA与柔性机械臂的协调运动控制系统。通过分析机械臂的机械结构和工作原理确定机械臂的末端空间位置和机械臂的运动学关系,利用MatLab绘制其工作空间,并绘制柔性机械臂在随机两个空间点运动的轨迹、速度、加速度图,从而实现SCARA机械臂与柔性机械臂的运动控制。

FFDEZOA优化的SCARA机器人故障数据聚类分析

针对现有聚类方法对机器人故障数据聚类时对初始点选取依赖性大、收敛速度慢且精度低等问题,提出了一种FFDEZOA算法来对KMC聚类算法进行优化。ZOA算法具有寻优能力较强,收敛速度快,且在聚类时对初始点选取依赖性小,但其有几率会陷入到局部最优解。首先针对ZOA算法的缺点,提出了自由觅食策略、非线性收敛因子及斑马进化策略等来对其进行改进,能够有效提高算法搜索范围,从而避免局部最优;进而结合FFDEZOA和KMC算法的互补迭代,既加快了算法的搜索速度,也提升了精度。在多个公开数据集上的实验表明,FFDEZOA KMC在精确度和归一化互信息的指标上均优于ZOA KMC、AO KMC、KMC和MFO KMC,具有更好的收敛性能和聚类效果。最后依据各故障特征的主成分不同,利用FFDEZOA KMC对故障数据进行了聚类,可在多种工况下对机器人进行针对性的保养和维护。

一种SCARA机器人小臂优化设计

以一种选择顺应性装配机器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm,SCARA)为研究对象,利用仿真研究方法优化小臂结构。利用SolidWorks软件建立机器人三维结构模型,使用ANSYS软件对机器人进行模态分析,确定优化部件。利用遗传算法得到该机器人最优臂长,利用拓扑优化方法优化小臂结构。经分析,优化后的小臂强度、刚度和抗振性能明显增加,实现了对SCARA机器人重复定位精度和抑振能力的优化。

SCARA用小型谐波齿轮减速器齿轮磨损故障预测的研究

工业机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,其中顺应性装配机器人手臂(SCARA)因其具有高刚性和高精度,广泛应用于汽车制造、电子制造的生产流水线场景。此外,在医疗康复、科学研究、教育等领域SCARA机器人都扮演着重要角色,其中谐波齿轮减速器作为核心组件之一,是保证SCARA机器人高精度和高可靠性的核心部件。谐波齿轮减速器的齿轮磨损是SCARA机器人最典型的故障之一,磨损后会引起噪声、齿轮强度降低、漏油、设备发热等问题,从而引发安全事故、造成生产污染,因此其预测方法的研究十分重要且必要。本文通过试验和数据采集,收集了不同工作条件下的谐波齿轮减速器转矩信号,经过分析和处理后发现可以通过转矩信号的特征变化,及时发现或预防因谐波齿轮减速器磨损造成的危害,为后续高质高效的自动化生产提供了保障。

基于n阶S形曲线的SCARA多目标运动规划

为了对SCARA机器人运动过程中产生的振动进行有效抑制,首先,建立了SCARA机器人的简化浮动坐标法动力学模型;然后,利用n阶S形曲线构造了同时对定位时间和SCARA机器人受到的冲击进行优化的多目标优化模型;最后,采用基于Kriging模型的NSGA-Ⅱ算法对优化问题进行求解。得到的多目标优化问题的Pareto前沿表明,四阶S形曲线的定位时间与三阶S形曲线大致相当,但是引起的冲击远小于三阶S形曲线。对优化结果的仿真也表明,以四阶S形曲线驱动的SCARA机器人运行过程更平滑,产生的残余振动也远小于三阶S形曲线。研究表明,四阶S形曲线具备比三阶S形曲线更加优良的振动抑制性能,在工程中具有广泛的应用价值。

基于数字孪生的SCARA机器人工作站在线调试研究

由于新时期智能制造飞速发展,传统制造产业亟待优化升级,生产线的改造又存在着开发周期长、成本高的难题。针对这一关键问题,利用数字孪生技术构建SCARA机器人分装工作站在线调试系统框架,依次通过NX UG搭建数字孪生三维模型,设置物理属性与控制信息,建立包含PLC程序、机器人程序、视觉模块等的控制系统,并完成其通信,实现SCARA机器人分装工作站在线调试。该调试方案证实,在升级生产线引进新的机器人工作站时,应用数字孪生技术进行实施前的优化与验证,可以降低开发周期与成本。

相机安装在SCARA机器人二轴上的自动手眼标定方法

介绍了基于SCARA机器人在2D视觉应用中的手眼标定现状,以及当前工业相机固定安装在SCARA机器人二轴上的标定方法的优缺点,并提出一种自动运行完成手眼标定的方法,最后进行了实际操作验证,证明了该方法具有较高的准确性和鲁棒性,为相机固定安装在SCARA机器人二轴上的自动手眼标定提供了可靠的技术支持。

基于SCARA机器人的自动化螺丝锁付机研究

随着国内生产设备的自动化程度越来越高,国内企业的核心竞争力也越来越强。但大多数企业在产品的螺丝锁付环节仍然采用手动锁付,生产加工效率低,所以要想提高企业的自动化生产水平,必须解决产品螺丝自动锁付的问题。基于SCARA机器人的自动化螺丝锁付机采用了PLC作为主控单元,能通过命令控制SCARA关节机器人运动,关节机器人单独编程模仿工人锁付过程,结合自动传送带和计数报警装置可实现全自动的螺丝锁付过程。基于SCARA机器人的自动化螺丝锁付机可有效降低工人的劳动强度,同时也能有效地提高产品的合格率。基于SCARA机器人的自动化螺丝锁付机在企业运行过程中可减少两个工位,大大降低了企业的用工成本。基于SCARA机器人的自动化螺丝锁付机采用模块化的设计,可根据企业的实际需求在设备上安装单个机器人和多个机器人,最终实现柔性生产。

基于机器视觉的SCARA机器人异型插件控制系统设计

该文以某电子企业的异型元件装配生产线的实际项目为研究对象,结合机器视觉设计了一种SCARA机器人异型插件控制系统。详细介绍了硬件系统的主要部分,并根据异型元件的特征,设计了异型元件、PCB的视觉检测方法。以面对对象的C#为编程语言设计了视觉软件,并利用驱动器的二次开发平台设计了机器人运动控制流程。实验数据表明,该系统能够很好地完成客户对异型插件机精度和速度的要求。对SCARA机器人快速、精准的插件有着较大的实用价值。

基于SCARA机器人的包装工作站仿真设计

针对某食品工厂月饼包装生产线需要大量人力且工作效率较低问题,构建了基于SCARA机器人的自动化包装工作站,依据包装流程进行离线编程,仿真分析了机器人工作站工作节拍、工作空间和轨迹规划。利用SolidWorks和RobotStudio搭建了工作站模型,结合实际场景进行规划布局,对机器人吸盘、传送带和包装盒进行了动态Smart组件设计,完成I/O信号的创建及连接,进行了编程和仿真分析。仿真结果表明,机器人运动轨迹平滑,速度和加速度连续,SCARA机器人在食品包装生产线的应用后,提高了产线效率,降低了体力劳动强度,为自动化产线的智能升级、改造提供了借鉴。

基于ADAMS的SCARA机器人的振动特性分析

以SCARA机器人为研究对象,在ADAMS软件中建立SCARA机器人的三维模型,对其进行振动特性分析,通过分析加速度得知机器人哪个部位比较薄弱,从而得知机器人在工作过程中容易发生故障的部位,可以对其故障加以预防并减少机器故障带来的损失。对研究在复杂工作环境中运作的高精度SCARA机器人的故障诊断及预防提供理论与技术支持,并且可以应用于其他机器人故障诊断中。

SCARA机器人功能安全设计与实现

本文以平面关节型机器人(SCARA)作为研究对象,对其功能安全系统进行设计与实现,同时主要探讨了机器人安全目标的定义、安全系统设计、安全参数计算等内容,并分析验证SCARA机器人安全功能设计满足机械安全标准ISO 13849-1:2015中提出的Category 3和Performance Level d的性能要求。

基于ABAQUS拓扑优化的SCARA机器人大臂优化设计

为了减轻SCARA机器人质量,提升机器人的整体性能,该文提出一种机器人力学仿真分析及拓扑优化的轻量化设计思路。首先分析了机器人在运行条件下的大臂受力情况。然后采用ABAQUS软件对SCARA机器人大臂关节进行静力学分析与模态分析。最后根据分析结果使用ABAQUS中的拓扑优化功能进行结构优化。分析结果显示,优化后的大臂实际减重1.189 kg。整体变形量降低21.1%,低阶固有频率明显增加。此次优化分析实现了大臂轻量化设计以及结构性能改善的目的。

基于SCARA机器人的小型断路器柔性组装方法研究

为进一步完善小型断路器柔性装配系统,设计了一套基于SCARA机器人的小型断路器柔性组装子系统,基于断路器的不同零件特征,研制了一种柔性夹爪结构,可以在单工位上实现不同断路器零部件的柔性化夹取和装配.为实现机器人的柔性化操控,建立了基于D-H参数法的SCARA机器人动力学模型,根据蒙特卡洛法完成了机器人工作空间的计算,基于五次多项式插值法对机器人的轨迹规划进行了设计.在此基础上,结合机器人动力学模型和轨迹规划,对5种不同的断路器零件进行了柔性装配验证.结果显示,所提出的机器人柔性夹爪结构和机器人控制方法,可以实现机器人各关节位置、速度、加速度的连续平滑变化,最终实现断路器多零件的柔性装配.

一种基于视觉测量的SCARA机器人标定方法

为提高SCARA机器人的精度,以SCARA机器人的零点标定方法为研究对象,校正因机械加工误差、装配间隙误差和零件磨损等因素造成实际臂长与设计臂长的偏差,还有因SCARA机器人的大小臂没有完全重合在一条直线上造成实际零点位置与理论位置的偏差。通过相机和图像识别技术,精确地定位出标定器上两个辅助点的位置,依据SCARA机器人的正反解和两点法标定的方法,以此标定出零点的实际位置和机器人大小臂的实际长度。所提出的SCARA机器人零点标定方法操作简单,精度较高,与一般的零点标定方法相比,该方法不需要依靠昂贵的设备,能满足大部分情况下机器人的工作要求。实验结果表明,经过标定后,机器人的位置误差在0.06 mm以内,大臂的长度误差在0.03 mm以内,小臂的长度误差在0.025 mm以内。

基于解耦型SCARA机器人的药型罩压装自动化设计

针对某石油射孔器材有限公司的石油型罩自动化改造问题,分析其工艺流程,编制出加工工艺泳道图。设计解耦型SCARA机器人,分析其运动学正解和逆解。采用ANSYS对SCARA机器人模型关键零部件进行力学仿真,并且基于LabVIEW软件编写SCARA机器人的运动控制程序。依据仿真与实验结果,实现解耦型SCARA机器人在射孔弹药型罩压装自动化工程中的实际应用。

基于改进粒子群算法的机械臂振动抑制研究

SCARA机械臂在工作过程中和工作终止后都会出现振动问题,为了降低机械臂的残余振动,选取粒子群作为寻最优抑振轨迹的优化算法,针对粒子群算法在轨迹寻优时收敛性差以及出现停滞现象问题,提出采用非线性递减惯性权重和粒子种群跳跃的方法对粒子群算法进行改进。利用机械臂振动抑制实验平台,使用改进的粒子群算法进行抑振轨迹优化并进行实验研究,验证结果可行且有效,得到抑振指标最小的最优抑振轨迹。

SCARA机械手的轨迹规划及运动学分析

针对药品包装机(DPP-400铝塑平板泡罩机)上使用的SCARA机械手进行轨迹规划,使用运动学逆解求出目标点处各关节的变化量,采用五次多项式插值的关节空间规划法对机械手进行轨迹规划,并结合MATLAB软件的ROOT工具箱建立机械手的三维模型,通过仿真得到位移、速度和加速度3个光滑连续运动曲线;然后在ADAMS中建立1:1的虚拟样机简化模型,通过编写五次多项式驱动函数,仿真得到关节在X、Y、Z三个方向的光滑连续的受力曲线,最后综合分析运动曲线和受力曲线证明轨迹规划的函数满足使用要求。

基于视觉引导的SCARA机器人自动装配系统

现有生产线工业机器人抓取点固定,工件只能以固定的姿态提前摆放在固定的位置,这种装配模式很难满足复杂的工业生产要求且效率低下。设计了基于视觉引导的机器人装配系统改进原有系统。设计了机器视觉系统,实现了工件的快速识别、定位以及姿态确定功能;设计了抓放系统,实现了工件的精确抓取和安装功能;采用Visual Studio的MFC开发,实现图像处理算法,并利用Socket通信将坐标和姿态数据发送给机器人。通过实验验证本系统具有良好的稳定性和快速性,可以满足生产的要求,大幅提高生产效率。

SCARA并联机构刚度和动力学分析

阐述了一种由2条RSS支链和2条R(SRS)2R支链构成,可实现SCARA运动的新型四自由度高速并联机器人机构。首先,采用方位特征理论(POC)分析了该机构的拓扑结构特征,用矢量法求解了位置反解;其次,运用虚拟弹簧法建立了支链的刚度模型,并求解了支链的静力学方程;再次,利用旋量法得到支链中虚拟关节变形到末端变形的微分映射,从而求得机构的笛卡尔刚度矩阵,根据机构的转动和移动刚度性能指标,分别分析了机构在不同工作平面的刚度特性。最后,推导了机构的主动臂、从动臂和动平台速度、加速度方程,并运用虚功原理建立了机构的动力学模型,通过ADAMS三维模型仿真验证了动力学模型的正确性,为该机构的进一步研究及实际应用奠定了理论基础。