纺织车间纱筒取装多自由度机械臂关节轨迹跟踪控制

纱筒取装换料是纺织车间里常用的一种作业,利用机械臂系统去实现纱筒换料,能够实现纺织车间作业效率的提升。在纱筒换料多自由度抓取机器人抓取纱筒放置到纱架的过程中,机器臂末端夹爪要精准抓取纱筒进行上下料,对机械臂要有精确,快速控制的需求,因此,研究关节机器人的运动轨迹的跟踪控制具有重要意义。为使得机器人在运动控制中精确定位,对纱筒夹取机械臂系统进行动力学建模得到相关力矩参数,对机械臂关节电机进行数学建模,并构建了机械臂的关节轨迹跟踪伺服控制系统,基于PID控制算法,利用MATLAB软件Simulink平台对五自由度机械臂模型进行轨迹跟踪可视化仿真实验,给定期望角度,通过PID控制算法的跟踪得到其实际输出角度,仿真实验结果表明PID控制算法跟踪轨迹误差小于0.08(rad),机械臂系统在0.02秒内快速响应,纱筒抓取五自由度机械臂系统在0.3秒内可达到系统稳态时间,能够使得机械臂末端夹爪对纱筒进行精确的抓取,满足了纺织车间对于纱筒上下料的作业需求,同时提高了其工作效率。

SIFT特征与GrabCut算法的车辆跟踪方法

车辆跟踪作为智能交通系统中的一项关键技术备受广大学者关注。SIFT(scale-invariant feature transform)特征可以有效解决目标的旋转、缩放、平移,为车辆跟踪提供很好的特征支持,但是传统的SIFT特征跟踪不能区分前景和背景,极多的匹配特征集中在背景上,导致跟踪目标丢失。在研究现有车辆跟踪算法的基础上,提出了基于SIFT特征与Grab Cut算法的车辆跟踪方法,SIFT特征有效解决了车辆姿态变化及远近变化问题,Grab Cut算法有效保证了前景及背景的准确分割。实验表明,该方法在日间摄像机不明显晃动环境下,初始帧运动检测车辆后能够对运动车辆实现稳定的跟踪,并且有效解决了车辆姿态变化及远近变化问题。

基于Grab Cut和八方向链码法的藻类细胞轮廓提取算法

为了解决藻类细胞轮廓提取的困难,提出了一种不同于传统方法的新的边缘提取算法。首先对图像进行Grab Cut处理,然后进行阈值法二值化,接着用八方向链码法轮廓跟踪,最后用傅立叶描述子进行边界平滑。实验结果表明,该算法不仅忽略了藻类细胞内部杂乱的纹理,还较好地保留了细胞边缘信息,精确地提取了外部轮廓。

基于数字孪生技术的机械手视觉抓取轨迹动态控制仿真

为了有效规划与控制机械手抓取轨迹,提升机械手抓取效果,提出基于数字孪生技术的机械手视觉抓取轨迹动态控制仿真方法。数字孪生物理实体层通过相机、位置及激光传感器采集机械手图像以及相关参数数据,并执行数据预处理操作;数字孪生虚拟模型层利用物理实体层获取数据,通过SolidWorks以及Unity3D等软件构建机械手数字孪生虚拟模型;数字孪生核心控制层的机械手规划与控制模块基于数字孪生虚拟模型,应用B样条曲线轨迹规划方法完成机械手抓取轨迹动态控制。实验结果表明:该方法可有效控制机械手抓取轨迹,并通过虚拟方式视觉呈现机械手的抓取轨迹,轨迹控制准确性较高。将该方法应用到实际的机械手抓取工作中,可显著提升机械手抓取效果。

基于动力学模型的面料抓取机械臂轨迹跟踪控制方法

为提高纺织服装行业中面料抓取机械臂的轨迹跟踪精度,建立考虑参数不确定性的动力学模型,采用反步法在浸入与不变(immersion and invariance,I&I)自适应理论框架下设计了一种轨迹跟踪控制方法。首先,建立含未知参数的柔性关节机械臂动力学模型;其次,采用I&I自适应控制方法设计了关节转动惯量的自适应律,并通过构造光滑函数实现参数估计误差流形的不变性和吸引性,保证参数估计误差收敛到0;最后,将所设计的自适应律引入反步法设计控制律的递推过程中,使所设计的控制律对不确定参数具有自适应特性。仿真结果表明,与传统反步法相比,所设计的I&I自适应反步法能更快速、更稳定地达到对期望轨迹的跟踪效果,该算法对期望轨迹的跟踪误差可保持在±0.002 rad之内。

一种H-bot追踪抓取式装箱机的分析与设计

为实现异形瓶的高效自动装箱,简述平面H-bot机构原理及其在追踪抓取式装箱机上的应用,通过分析机构的运动组合方式,将其简化为数学模型进行简要分析,推导出移动末端夹具位移分别与电机转角和电机角速度之间的运动关系矩阵表达式,和各阶段移动末端夹具移动与电机角速度的关系式,为程序设定机构运动轨迹参数提供理论依据。基于其机构运动原理分析得出伺服电机选型方法并依据实际数据计算伺服电机所需功率。实际运行结果得出,装箱过程产品破损率在0.05‰以内,单次装箱周期可缩短至4.8 s,效率提升约78%。研究为异形瓶自动化装箱提供参考。

桥式抓斗卸船机全自动系统应用研究

为解决已有桥式抓斗卸船机在大型货船卸载工作中的不足,在分析桥式抓斗卸船机受力状态的基础上,提出了一种基于改进随机扩展树算法的桥式抓斗卸船机路径规划算法,解决了桥式抓斗卸船机在作业过程中运动轨迹质量差,效率较低的问题,实现了桥式抓斗卸船机自动化和无人化工作。实验表明,该方法可以优化桥式抓斗卸船机的路径运行质量,提高卸载效率和准确性。研究结果可以应用于各大型货船的货物卸载工作。

基于粒子群优化算法的工业机器人定位抓取控制系统设计

为消除工业机器人实际抓取位置与定位位置之间的误差,实现对机器人抓取行为的有效控制,设计基于粒子群优化算法的工业机器人定位抓取控制系统;根据主要机器部件选型情况建立电气网络结构,再联合视觉传感器与定位控制平台,实现对抓取夹爪行动范围的控制,完成工业机器人定位抓取控制系统硬件的总体设计;遵循粒子群优化算法应用需求,实施G best选取与P best更新,并联合所得计算结果,定义三维坐标系表达式,建立基于粒子群优化算法的定位坐标系;根据跟踪点坐标求解结果,确定控制系数优化处理条件,完善了抓取控制原则,再联合相关应用结构,实现a基于粒子群优化算法的工业机器人定位抓取控制系统的设计;实验结果表明,粒子群优化算法作用下,工业机器人实际抓取位置坐标在X轴、Y轴方向上均准确符合定位位置坐标,实验组定位抓取误差为“0”,有效消除了抓取误差,能够实现对机器人抓取行为的有效控制。

基于STM32的智能物料搬运控制系统设计

为了提高仓储物流自动化与智能化水平,达到物流搬运行业提高工作效率与减少生产成本的目的,着力于设计一套基于STM32的智能物料搬运控制系统,使机器人实现行进控制、循迹定位、颜色及二维码识别、物料抓取与精准码垛等功能。根据设计需求进行分析,文中明确了物料搬运机器人的开发功能,将机器人设计划分为结构设计、电路设计、控制系统、视觉检测四个部分。为智慧物流加工行业解决人工劳力搬运分拣以及低智能机器低速低效搬运码垛的问题提供了一种可行方案。

WPZ-500型智能铺轨机钢轨牵引机械手设计

利用摩擦自锁原理设计了锁轨销联动机构,通过控制钢轨牵引机械手的偏转角度,实现钢轨的自动抓取和双向锁定。锁轨销联动机构将智能铺轨机的牵引力转换成作用在钢轨上的压力,同时压力通过锁轨销联动机构进行放大,使产生的摩擦阻力大于提供的牵引力。

面向传送带作业系统的机器人目标跟踪与抓取策略研究

结合机器视觉技术与工业机器人技术,对动态抓取策略进行研究,实现了传送带上目标的动态抓取,提出了传送带速度控制的策略,保证效率的同时降低了漏抓率;然后在传送带速度控制策略的基础上,计算了传送带上目标物体的位置;最后分析了现有传送带PID跟踪的利弊,并提出了基于位置预测的传送带上物体拦截式抓取方法;在理论分析的基础上,搭建了基于机器视觉的锯条自动化包装系统,并通过抓取对比实验验证了理论分析的有效性。

基于双目视觉的食品分拣Delta机器人定位抓取技术

目的:解决Delta机器人在食品分拣中定位精度差、抓取成功率低等问题,提高机器人的柔性抓取能力。方法:在现有双目视觉和Delta机器人技术的基础上,提出一种基于双目视觉的Delta机器人柔性抓取方法。采用张正友标定方法对相机进行标定,通过弦中点Hough变换对目标进行识别和定位,根据PID跟踪抓取控制Delta机器人抓取动态目标。通过试验对单目标分拣和多目标分拣性能进行分析,验证该方法的可行性。结果:该方法能够准确、快速、稳定地对目标进行动态抓取(成功率在94.0%以上)。结论:双目视觉与Delta机器人相结合可以有效提高机器人的定位精度和分拣抓取的成功率。

基于激光视觉传感的焊缝图像采集系统研究

激光视觉传感作为目前最有发展前景的焊缝跟踪方法,已引起了人们的普遍关注,并逐步在焊接生产中得到了推广应用。而激光视觉传感焊缝跟踪过程中,实时获取的焊缝图像质量好坏,直接关系到后续图像处理的难易程度,最终影响系统的精确性和可靠性,因此实时获取优质的焊缝图像具有重要的意义。文中从焊缝图像采集系统的硬件组成、工作原理、软件设计等方面分别进行了分析与阐述。试验结果表明,该系统能够很好地完成焊缝图像的实时采集与显示,获取的图像清晰且特征明显,能够很好地满足焊缝跟踪的性能要求。

从2008年两次全国游泳比赛看两种出发技术优劣

蹲踞式出发(Trackstart,TS)和抓台式出发(Grabstart,GS)这两种技术占据了当前竞技游泳运动台上出发的绝对主导地位,也一直受到科研人员的关注。尽管对此有相当多数量的研究报道,然而,并没有形成一些结论性的意见。基于"2008年全国游泳冠军赛暨奥运会选拔赛"和"2008年全国游泳锦标赛暨全运会选拔赛"的决赛结果,对两种出发技术进行探讨,分析这两种出发技术对出发反应时间和出发效率(到达15m线时间)的影响。分析结果揭示,蹲踞式出发技术的反应时间在大部分项目上具有显著优势。总体来说,出发效率也表现出蹲踞式优于抓台式的趋势。我国游泳运动员中,采用蹲踞式出发技术的男运动员比例占多数,而女子运动员则绝大部分采用抓台式出发技术,建议游泳运动员应采用蹲踞式出发技术。

第14届世界游泳锦标赛出发技术研究

采用现场研究、文献调查等方法对竞技游泳2种主要的出发技术进行研究。对第14届世界游泳锦标赛决赛运动员224人次的出发技术的分布比例进行了统计,对出发反应时(start reaction,SR)、出发15 m时间(start efficiency,SE)、800 m以下项目的成绩(Score,SC)等指标进行分析研究,同时梳理了近年来有关出发技术的研究文献数据。研究表明,蹲踞式出发技术(track start,TS)从10余年前不到40%的采用率增长到了2011年世界游泳锦标赛上的98%。蹲踞式出发技术在SR和SE上均比抓台式(grab start,GS)有优势。研究认为,抓台式技术将成为历史,所有运动员应掌握带有助推器的新型出发台的蹲踞式出发技术。

北京奥运会抓台式与蹲踞式出发反应时的比较

通过文献资料、观察法、数理统计等研究方法,对北京奥运会游泳比赛中运动员采用蹲踞式和抓台式出发反应时进行统计与分析。结果表明:蹲踞式出发技术具有较好的稳定性、起动速度更快和发力效果好,比抓台式出发技术的反应时短,具有显著性差异,成为主流出发技术;建议:在各层次运动队的训练中广泛推广。

基于Matrox Concord图像处理卡的图像处理系统

在研制基于机器视觉的在线检测系统的过程中,构建了一套实用的图像处理子系统;该系统完成了对运动物体图像的在线采集和实时处理;主要介绍了Matrox公司的处理卡等硬件部分以及连接在VC++环境下设计的图像处理软件的开发方法;通过自制的试验平台以及该图像处理系统,利用提出的一种基于运动视觉跟踪算法,对烟包PV带进行伺服跟踪;试验结果表明,该图像处理系统对运动目标的速度检测误差在3pixel/s以内,位置误差在4pixel以内,验证了该图像系统的实时性与准确性。

在线学习机制下的Snake轮廓跟踪

针对复杂环境下非刚体目标轮廓跟踪存在跟踪失败的问题,提出一种基于在线学习的Snake模型及其轮廓跟踪算法。利用跟踪-学习-检测(TLD)机制实现目标快速跟踪,通过跟踪结果在线更新Snake模型约束,进而提高目标轮廓跟踪的准确性。初始化阶段,在Grab Cut算法的基础上,将待跟踪目标分成若干个子块,并在后续跟踪过程中,利用TLD实现各子目标的定位跟踪,形成目标的轮廓置信图。同时针对各子目标提取特征,产生正负样本,更新各子目标跟踪模型。应用置信图建立参数化Snake模型的约束条件,进而得到目标轮廓。实验结果表明,该算法能适应光暗变化与较为复杂坏境下的跟踪,并获得精确的轮廓。

桥式抓斗卸船机小车轨道超差问题分析及修复

介绍了某项目1800 t/h桥式抓斗卸船机组装完成后小车轨道超差的问题,分析了超差的原因,对超差进行了修复并提出了预防措施,为后续产品的制作、安装提供参考依据。

智能机器人视觉和力觉系统在工业中的应用

针对工业机器人在智能生产环节中出现的柔性和自动化程度不高问题,提出基于视觉和力觉的智能机器人系统,在传统工业机器人平台的基础上,添加机器视觉和力控技术,赋予机器人更强的智能性,并结合3D无序抓取、焊缝跟踪和力觉牵引示教案例,验证了智能机器人系统相对传统工业机器人在柔性和自动化程度上的显著优势,极大拓展了工业机器人应用领域的广度与深度。