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基于改进Smith预估器的显微视觉伺服

光学精密工程 2006年第2期14卷 285-290页

作者：谢晖孙立宁荣伟彬哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

针对视觉延迟的问题,提出采用改进的Smith预估器(MSP)来改善视觉伺服系统的控制品质。在对基于位置的动态“look-and-move”视觉伺服系统特性分析的基础上,建立了基于MSP视觉伺服系统的结构,同时建立了视觉伺服系统的分时模型。在微操... 详细信息

针对视觉延迟的问题,提出采用改进的Smith预估器(MSP)来改善视觉伺服系统的控制品质。在对基于位置的动态“look-and-move”视觉伺服系统特性分析的基础上,建立了基于MSP视觉伺服系统的结构,同时建立了视觉伺服系统的分时模型。在微操作机器人平台上进行了点到点、抗干扰和微齿轮的跟踪抓取实验。结果表明,与只有PID控制器的视觉伺服系统相比,带MSP的视觉伺服系统具有更好的控制品质。克服了由于图像采集、传输和处理导致的视觉伺服延迟而严重影响控制系统的品质局限,并克服了传统方法通过减小系统增益来增强系统的鲁棒性,但同时降低了系统响应特性的缺点。

关键词：微操作视觉延迟 Smith预估器分时模型控制品质

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基于PZT的宏/微驱动机器人研究

哈尔滨工业大学学报 2004年第1期36卷 16-19页

作者：孙立宁孙绍云荣伟彬蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

综述了基于PZT的宏/微机器人的概念、现状、应用及所展开的相关研究成果。阐述了宏/微机器人克服了传统定位系统的局限性,可以同时满足大行程、高速高准确度的定位要求;压电陶瓷作为一种新型驱动器具有结构紧凑、体积小,可以做到无机械... 详细信息

综述了基于PZT的宏/微机器人的概念、现状、应用及所展开的相关研究成果。阐述了宏/微机器人克服了传统定位系统的局限性,可以同时满足大行程、高速高准确度的定位要求;压电陶瓷作为一种新型驱动器具有结构紧凑、体积小,可以做到无机械摩擦、无间隙、较高的位移分辨率等特点,用于宏/微结合,可得到了良好的效果。介绍了基于PZT的宏/微机器人的研究现状和成果,这些宏/微机器人分别用于精密装配、光纤对接、IC封装、生物工程、柔性手臂等领域。

关键词： PZT 宏/微驱动机器人压电陶瓷驱动器位移分辨率宏/微操作器系统

基于显微视觉与微力觉柔顺混合控制的微操作机器人

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高技术通讯 2003年第12期13卷 53-56页

作者：陈立国孙立宁荣伟彬哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

简单介绍了一种基于显微视觉和微力觉柔顺混合控制的微操作机器人的系统构成 ,并重点介绍了显微视觉系统和微力控制系统的组成及工作原理。阐述了显微视觉伺服系统和力觉柔顺控制在微操作机器人中的作用。同时 ,基于视觉与力觉混合控制... 详细信息

简单介绍了一种基于显微视觉和微力觉柔顺混合控制的微操作机器人的系统构成 ,并重点介绍了显微视觉系统和微力控制系统的组成及工作原理。阐述了显微视觉伺服系统和力觉柔顺控制在微操作机器人中的作用。同时 ,基于视觉与力觉混合控制技术 ,以微小轴孔零件装配任务为研究目标 ,进行了微装配试验 ,并取得较好效果。

关键词：显微视觉系统微力觉柔顺控制系统微操作机器人视觉传感器

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3-PPSR并联微动机器人静刚度分析

机械工程学报 2008年第1期44卷 13-18,24页

作者：荣伟彬王乐锋孙立宁哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150080

为简化6支链并联微动机器人的复杂结构,减小装配误差,提出压电陶瓷驱动的3-PPSR构型6自由度并联微动机器人结构。采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度。为分析对并联微动机器人... 详细信息

为简化6支链并联微动机器人的复杂结构,减小装配误差,提出压电陶瓷驱动的3-PPSR构型6自由度并联微动机器人结构。采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度。为分析对并联微动机器人精度具有重要影响的静刚度指标,首先求出此类机器人的逆解矩阵及支杆柔性铰链处微小角位移和末端位姿的关系。在此基础上,考虑支杆两端柔性铰链和弹性平板的弹性变形,运用虚功原理推导并联微动机器人静刚度矩阵。进而仿真分析机构各几何参数对静刚度的影响,获得支杆两端铰接点半径及直角弹性平板和支杆两端柔性铰链尺寸对刚度的影响规律,为此类并联微动机器人刚度配置和机构优化设计提供理论依据。

关键词：并联微动机器人柔性铰链静刚度

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面向光纤作业的精密并联机器人系统研制

高技术通讯 2004年第1期14卷 63-66页

作者：张秀峰孙立宁荣伟彬哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

研制出了面向光纤作业的精密并联机器人，它是一种六自由度、高精度的新型定位系统。介绍了该机器人结构的设计特点、工作原理及由伺服电机控制的半闭环控制系统，并给出了该机构的控制方法。同时还设计了一种新型虎克铰链，它能有效地... 详细信息

研制出了面向光纤作业的精密并联机器人，它是一种六自由度、高精度的新型定位系统。介绍了该机器人结构的设计特点、工作原理及由伺服电机控制的半闭环控制系统，并给出了该机构的控制方法。同时还设计了一种新型虎克铰链，它能有效地减小因接触变形而产生的误差。另外由于借助了DSP技术，很好地解决了机构运动学反解的实时计算问题。最后给出了在不同姿态下，并联机器人工作空间边界的仿真图及机构重复度测试的结果。仿真和实验结果表明，该精密并联机器人具有工作空间大、系统控制精度高、机构重复精度高等优点。

关键词：光纤精密并联机器人研制控制系统精度重复性精度运动学反解

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基于电流与电压复合控制的压电陶瓷驱动器

压电与声光 2009年第4期31卷 496-499,503页

作者：荣伟彬徐敏张世忠哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对电压控制型压电陶瓷驱动器存在动态性能差的问题，及电流控制型压电陶瓷驱动器存在在静态下易充电饱和、难以获得稳定输出的问题，该文设计了基于电流与电压控制的复合型压电陶瓷驱动器。该驱动器具有电流电压双闭环反馈，使驱动器... 详细信息

针对电压控制型压电陶瓷驱动器存在动态性能差的问题，及电流控制型压电陶瓷驱动器存在在静态下易充电饱和、难以获得稳定输出的问题，该文设计了基于电流与电压控制的复合型压电陶瓷驱动器。该驱动器具有电流电压双闭环反馈，使驱动器可兼具良好的静态和动态特性。在此基础上，分析了复合型驱动器的性能特点和各参数对其性能的影响，通过调整参数可改变驱动器性能，以满足不同需求。实验结果表明，该驱动器驱动行程为10sm的压电陶瓷时，0～100V阶跃信号响应时间小于400μs，满行程带宽可达1.5kHz，给定直流信号下可获得良好的稳定输出。

关键词：压电陶瓷驱动器复合型控制电流控制动态性能稳态性能

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锥壳靶自动精密微装配系统

机器人 2016年第5期38卷 563-568页

作者：栾飞蒋柏斌荣伟彬孙立宁哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

为解决多尺度、多形状的锥壳靶精密装配问题,研制了一套具有微米级定位精度的多操作手精密微装配系统.该系统具有3个多自由度操作手,能够针对不同形状、不同材质的零件进行拾取、装配.在显微视觉景深较小及装配空间光照有限的条件下,采... 详细信息

为解决多尺度、多形状的锥壳靶精密装配问题,研制了一套具有微米级定位精度的多操作手精密微装配系统.该系统具有3个多自由度操作手,能够针对不同形状、不同材质的零件进行拾取、装配.在显微视觉景深较小及装配空间光照有限的条件下,采用提升小波算法获得清晰的零件与操作手图像并进行相应图像的识别检测,实现了位置的闭环控制.通过3路显微视觉实现靶零件的在线测量,直线测量不确定度小于2μm,角度测量不确定度小于0.01?.装配实验结果表明,该系统能够保证微球中心与锥轴线的偏差小于5μm,微球中心与柱腔中心偏差小于10μm,与手动装配相比大大提高了装配精度.

关键词：微装配显微视觉位姿检测锥壳靶多自由度操作手微米级精度

用于光学调整的二维纳米级微动台的设计分析(英文)

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光电工程 2006年第8期33卷 44-50页

作者：马立荣伟彬孙立宁陈伟哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

研究开发了一种用于光学调整的二维压电驱动的纳米级微动工作台,建立了工作台的力学模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿X、Y方向刚度及前二阶固有频率的解析式。通过微动工作台固有频率及沿X、Y方向刚度的实验测试,验证了解析方法... 详细信息

研究开发了一种用于光学调整的二维压电驱动的纳米级微动工作台,建立了工作台的力学模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿X、Y方向刚度及前二阶固有频率的解析式。通过微动工作台固有频率及沿X、Y方向刚度的实验测试,验证了解析方法和有限元方法用于微动工作台设计分析的可行性。有限元分析结果表明,可通过改变直角平板柔性铰链的特征参数,达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出一种初选微动工作台柔性铰链参数的简易方法。

关键词：柔性铰链微动工作台固有频率有限元分析光学调整

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基于显微视觉的毛细力动态检测方法

中国机械工程 2020年第19期31卷 2290-2294,2303页

作者：范增华荣伟彬刘紫潇田业冰山东理工大学机械工程学院淄博255049 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

针对微操作进程中毛细力实时检测的需求,提出基于显微视觉的毛细力动态检测方法。通过Hough变换的微球对象定位和归一化的平方差相关性的操作工具跟踪方法获取实时位置信息,确定液桥兴趣区域。基于Shi-Tomasi角点检测的液桥端点识别方... 详细信息

针对微操作进程中毛细力实时检测的需求,提出基于显微视觉的毛细力动态检测方法。通过Hough变换的微球对象定位和归一化的平方差相关性的操作工具跟踪方法获取实时位置信息,确定液桥兴趣区域。基于Shi-Tomasi角点检测的液桥端点识别方法提取液桥轮廓,并求解毛细力。搭建显微视觉测量装置,分析检测进程和检测精度。结果表明:平面-球面配置下的动态毛细力的平均检测精度为1.65μN,且可实时获取接触角、液桥体积等参数。

关键词：微操作显微视觉毛细力液桥检测