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面向三维复杂焊缝的焊接机器人焊缝跟踪方法

工程科学学报 2023年第2期45卷 310-317页

作者：曹学鹏张弓杨根吴月玉陶浩王传玺长安大学西安710064 广州先进技术研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

机器人焊接技术具有质量稳定、效率高等特点,为实现空间内的三维复杂焊缝跟踪,提出基于分段扫描、滤波、特征点采集、路径规划的焊缝四步跟踪方法.通过安装于焊接机器人末端的激光传感器,以分段扫描方式连续多段采集焊缝数据;为提高跟... 详细信息

机器人焊接技术具有质量稳定、效率高等特点,为实现空间内的三维复杂焊缝跟踪,提出基于分段扫描、滤波、特征点采集、路径规划的焊缝四步跟踪方法.通过安装于焊接机器人末端的激光传感器,以分段扫描方式连续多段采集焊缝数据;为提高跟踪精度,采用组合滤波的方式修正数据,有效降低焊件表面毛刺、数据失真和噪声等影响;通过特征点采集与坐标系标定确定焊接点;最后结合焊接机器人路径规划获得空间焊接路径.对二维S型焊缝与三维复杂焊缝进行了实验研究,结果表明提出的四步焊缝跟踪方法可形成完整的焊接路径,两种焊件平均跟踪误差约为0.296 mm和0.292 mm,满足机器人焊接跟踪误差低于0.5 mm的精度要求.表明所提出焊接跟踪方法的有效性,可为复杂焊缝的高精度跟踪和自动焊接研究提供有益参考.

关键词：焊缝跟踪三维复杂焊缝分段扫描特征点提取路径规划

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基于6D位姿识别面向任意物体的智能人-机协同递送

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工程科学学报 2024年第1期46卷 148-156页

作者：张树忠朱祺张弓陈旭飞杨根吴月玉齐春雨邸思福建理工大学福建省智能加工技术及装备重点实验室福州350108 广州先进技术研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

在日常实践中存在大量人与人之间的多样性物体递送需求,这可以依靠协作机器人来完成这些简单、耗时又耗力的任务.为此,针对人-机协同递送过程中无法精确识别物体位姿导致难以准确抓取的问题,引入基于Pn P算法(Perspective-nPoint)的物... 详细信息

在日常实践中存在大量人与人之间的多样性物体递送需求,这可以依靠协作机器人来完成这些简单、耗时又耗力的任务.为此,针对人-机协同递送过程中无法精确识别物体位姿导致难以准确抓取的问题,引入基于Pn P算法(Perspective-nPoint)的物体6D位姿识别网络,实现待递送物体位姿的精确识别;提出改进的被递送物体数据集制作方法,实现面向任意物体的精准识别;通过视觉系统标定、坐标转换以及抓取方案改进,实现物体的精确位姿定位与准确抓取;为验证所提出的人-机协同递送系统的有效性,进行了基于LineMod数据集和自制数据集的人-机物体递送对比实验.结果表明,面向自制数据集的物体递送提出的人-机递送系统平均误差距离为1.97 cm,递送平均成功率为76%,平均递送时间为30 s;如不考虑抓取姿势,其递送成功率可达89%;具有较好的鲁棒性,应用前景良好.

关键词：人-机协同物体递送 PnP算法残差网络数据集

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焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究

工程科学与技术 2022年第2期54卷 196-204页

作者：曹学鹏脱帅华张弓吴月玉张雨航樊豪赵睿英冯艳丽长安大学工程机械学院机电液一体化研究所陕西西安710064 广州先进技术研究所广东广州511458 西安航天时代精密机电有限公司陕西西安710100

焊缝自主跟踪是机器人焊接智能化的关键,其精度是评价焊接质量的重要指标。焊接对象或条件的改变对精度的影响最为直接,尤其当焊件表面存在缺陷时会产生较大的跟踪误差。为此,开展焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究,提出焊缝跟踪的... 详细信息

焊缝自主跟踪是机器人焊接智能化的关键,其精度是评价焊接质量的重要指标。焊接对象或条件的改变对精度的影响最为直接,尤其当焊件表面存在缺陷时会产生较大的跟踪误差。为此,开展焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究,提出焊缝跟踪的4步法:1)利用激光传感器扫描坡口,获取轮廓数据。2)接着通过组合滤波算法,运用限幅滤波和高斯滤波处理数据以平滑噪声。3)采用导数法初步定位特征点,通过寻找第1阶和第2导数极值点以定位第1类和第2类特征点;以初步定位获得的特征点为分界点,分段拟合坡口轮廓数据,计算各拟合线段的交点进而得到精确定位的特征点。4)通过传感器位姿标定,确定其相对末端坐标系的位置,借助转换矩阵将传感器检测到的焊缝特征点转化到基座标系下,得到机器人的空间定位点;运用3次样条插值法生成焊枪末端轨迹,并驱动机器人按照预定轨迹运行,进而实现焊缝的有效跟踪。通过实验验证直线与曲线焊缝的跟踪效果,结果表明:初步定位时,跟踪误差约为0.628 mm、0.736 mm,经精确定位后,误差降为0.387 mm、0.429 mm,提升幅度分别超过38.4%、41.7%;且焊枪的抖动现象得到减弱,达到自动焊接误差≤0.5 mm的精度要求,表明了文中所提出跟踪方法的有效性,可为焊缝的高精度跟踪和自动焊接研究提供有益参考。

关键词：焊接机器人激光测量特征点提取焊缝跟踪

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人机协同搬运技术的研究现状与技术展望

机械设计与研究 2022年第3期38卷 16-20页

作者：张树忠陈旭飞张弓吴月玉朱祺福建省智能加工技术及装备重点实验室福州350108 广州先进技术研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

人机协同是指人与机器人协同工作以实现共同目标,机器人可作为团队成员帮助人类实现一系列复杂任务。协同搬运任务广泛出现于工业、军事和医疗等领域,其要在负重的情况下实时调整搬运对象的位置和姿态,具有较大的人类工程学难度。为此,... 详细信息

人机协同是指人与机器人协同工作以实现共同目标,机器人可作为团队成员帮助人类实现一系列复杂任务。协同搬运任务广泛出现于工业、军事和医疗等领域,其要在负重的情况下实时调整搬运对象的位置和姿态,具有较大的人类工程学难度。为此,回顾和综述人机协同搬运技术在力觉感知、运动预测、协同控制等方面的最新进展,系统总结其技术难点与应用现状。最后对人机协同搬运的发展趋势进行展望,指出其未来的研究方向。

关键词：人机协同搬运力觉感知运动预测协同控制综述

机器人TIG焊接的焊缝形貌遗传神经网络预测

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制造业自动化 2022年第7期44卷 86-90页

作者：吴月玉张弓林群煦侯至丞杨文林广州中国科学院先进技术研究所广州511458 五邑大学轨道交通学院江门529020

焊缝形貌特征是评价机器人焊接质量的重要指标,针对TIG焊接过程中焊缝形貌难以预测和检测精度低的问题,提出一种通过遗传算法GA优化反向传播神经网络BP参数的焊缝形貌预测方法(GA-BP)。采用GA的全局寻优能力帮助BP神经网络快速找到初始... 详细信息

焊缝形貌特征是评价机器人焊接质量的重要指标,针对TIG焊接过程中焊缝形貌难以预测和检测精度低的问题,提出一种通过遗传算法GA优化反向传播神经网络BP参数的焊缝形貌预测方法(GA-BP)。采用GA的全局寻优能力帮助BP神经网络快速找到初始权值和阈值的最优解,可提高模型的收敛速度与预测精度。利用TIG焊接的实验数据对焊缝的几何特征如正面高度FH、正面宽度FW、背面高度BH和背面宽度BW等进行预测。结果表明:GA-BP模型预测的FH、FW、BH、BW的平均绝对百分比误差分别为44.843%、5.658%、17.332%、8.097%,决定系数分别为0.849、0.912、0.556、0.950,较之于传统BP神经网络,其泛化能力更强,预测精度更高,FH、FW、BH、BW的平均绝对百分比误差分别减小了39.527%、1.269%、2.646%、1.634%,为TIG焊接的工艺参数调优提供了理论基础,具有一定的实际应用价值。

关键词：焊接机器人工艺参数遗传算法神经网络

多机器人优化布局与任务分配的研究综述与展望

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机床与液压 2021年第16期49卷 161-167页

作者：王婧张弓郑甲红吴月玉侯至丞杨文林袁海牛启臣广州中国科学院先进技术研究所广东广州511458 陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021

多机器人系统能可靠地完成单机器人无法完成的高效性作业,已成为构建智能产线的研究热点。从多机器人的机构优化布局方法和多机器人任务分配技术方面综述了多机器人系统的研究现状,并对该技术领域的发展趋势进行了分析和展望,指明了未... 详细信息

多机器人系统能可靠地完成单机器人无法完成的高效性作业,已成为构建智能产线的研究热点。从多机器人的机构优化布局方法和多机器人任务分配技术方面综述了多机器人系统的研究现状,并对该技术领域的发展趋势进行了分析和展望,指明了未来工作的研究方向。

关键词：多机器人优化布局任务分配

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多机器人轨迹规划研究综述及发展趋势

机床与液压 2021年第12期49卷 184-189页

作者：牛启臣张弓张功学徐征吴月玉侯至丞杨文林徐群华陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021 广州中国科学院先进技术研究所广东广州511458

多机器人系统与单机器人相比,具有工作效率更高、灵活性更好等特点,受到广泛关注。轨迹规划决定了机器人末端执行器的作业效率和运动性能。多机器人系统在工作空间大范围重叠情况下,每个机器人的协同轨迹规划的计算量非常大。从基本轨... 详细信息

多机器人系统与单机器人相比,具有工作效率更高、灵活性更好等特点,受到广泛关注。轨迹规划决定了机器人末端执行器的作业效率和运动性能。多机器人系统在工作空间大范围重叠情况下,每个机器人的协同轨迹规划的计算量非常大。从基本轨迹规划、最优轨迹规划及深度学习等方面,详细分析和综述了多机器人轨迹规划的各类方法,并对该领域的技术发展趋势进行了分析和展望,指明未来工作的研究方向。

关键词：多机器人协同作业轨迹规划综述

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基于机器视觉盘纸直径和宽度尺寸检测研究

机械工程师 2020年第5期 34-35,38页

作者：闫笑颜林群煦倪费杰吴月玉五邑大学轨道交通学院广东江门529020

为解决实际运用中人工检测盘纸直径和宽度精度不准、耗费人力资源的问题,提出一种基于视觉盘纸直径和宽度尺寸检测的方法,以提高检测的效率和精度。该模型以霍夫圆检测与Canny边缘检测算法为基础,提取盘纸轮廓实现对圆心坐标、直径和宽... 详细信息

为解决实际运用中人工检测盘纸直径和宽度精度不准、耗费人力资源的问题,提出一种基于视觉盘纸直径和宽度尺寸检测的方法,以提高检测的效率和精度。该模型以霍夫圆检测与Canny边缘检测算法为基础,提取盘纸轮廓实现对圆心坐标、直径和宽度尺寸的检测。运用图形细化提取轮廓骨架,确定边缘像素特征点坐标,运用最小二乘法对特征点坐标曲线拟合,标定极限偏差,判定产品的合格性。实验结果显示,该检测模型的直径检测精度在2 mm,宽度检测误差在0.8 mm范围之内的收银纸检测准确率稳定,符合实际运用要求,对节约人力、提高经济效益、解决人工检测等方面的问题均具有重要意义。

关键词：霍夫圆检测 Canny边缘检测图形细化曲线拟合

融合模糊逻辑与极限梯度提升树的焊接机器人MAG焊特征参数定性预测

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融合模糊逻辑与极限梯度提升树的焊接机器人MAG焊特征参数定性预测