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A novel task-oriented framework for dual-arm robotic assembly task

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Frontiers of Mechanical Engineering 2021年第3期16卷 528-545页

作者： Zhengwei WANG yahui gan Xianzhong DAI School of Automation Southeast UniversityNanjing 210096China Key Laboratory of Measurement and Control of Complex Systems of Engineering Ministry of EducationNanjing 210096China

In industrial manufacturing,the deployment of dual-arm robots in assembly tasks has become a ***,making the dual-arm robots more intelligent in such applications is still an open,challenging *** paper proposes a novel framework that combines task-oriented motion planning with visual perception to facilitate robot deployment from perception to execution and finish assembly problems by using dual-arm *** this framework,visual perception is first employed to track the effects of the robot behaviors and observe states of the workpieces,where the performance of tasks can be abstracted as a high-level state for intelligent *** assembly task and manipulation sequences can be obtained by analyzing and reasoning the state transition trajectory of the environment as well as the ***,the corresponding assembly manipulation can be generated and parameterized according to the differences between adjacent states by combining with the prebuilt knowledge of the *** are set up with a dual-arm robotic system(ABB YuMi and an RGB-D camera)to validate the proposed *** results demonstrate the effectiveness of the proposed framework and the promising value of its practical application.

关键词： dual-arm assembly Al reasoning intelligent system task-oriented motion planning visual perception

一种高效的开放式关节型机器人3D仿真环境构建方法

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机器人 2012年第5期34卷 628-633页

作者：甘亚辉戴先中东南大学自动化学院江苏南京210096 复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

提出了一种高效地构建开放式的机器人3D仿真环境的方法.该方法以Matlab软件为平台,充分结合Pro/E等3D实体设计软件、Matlab机器人工具箱和Matlab 3D动画技术建立可视化程度高、细节显示逼真的机器人3D仿真研究平台.以应用广泛的VA1400... 详细信息

提出了一种高效地构建开放式的机器人3D仿真环境的方法.该方法以Matlab软件为平台,充分结合Pro/E等3D实体设计软件、Matlab机器人工具箱和Matlab 3D动画技术建立可视化程度高、细节显示逼真的机器人3D仿真研究平台.以应用广泛的VA1400弧焊机器人为例,详细介绍了机器人3D仿真模型的建立、仿真实体的数据导入和仿真系统的3D动画演示等步骤,最终得到一个系统软件开放程度高、可视化效果逼真的机器人3D仿真环境.给出了仿真系统的部分显示效果,验证了本方法的有效性.

关键词：机器人3D仿真弧焊机器人机器人工具箱 3D动画技术

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正弦摆动电弧传感偏差信息提取

焊接学报 2009年第9期30卷 89-92页

作者：甘亚辉戴先中东南大学复杂工程测量与控制教育部重点实验室南京210096

针对正弦式摆动电弧传感器提出了一种改进的偏差信息提取算法.在详细分析了正弦式摆动电弧传感器焊接电流波形的基础上,推导出了基于左右区域积分差值法的电弧传感横向偏差提取结果.采用函数逼近的思想,通过定义一个基于最佳均方逼近的... 详细信息

针对正弦式摆动电弧传感器提出了一种改进的偏差信息提取算法.在详细分析了正弦式摆动电弧传感器焊接电流波形的基础上,推导出了基于左右区域积分差值法的电弧传感横向偏差提取结果.采用函数逼近的思想,通过定义一个基于最佳均方逼近的横向偏差提取指标,给出了在此指标下的最佳偏差提取结果.最后采用熔化极气体保护焊的方式针对直线角焊缝进行了实际的焊接试验.结果证明了该算法的有效性.这些分析与试验的结果为进一步实现基于电弧传感的焊缝跟踪控制奠定了基础.

关键词：电弧传感正弦摆动偏差提取最佳均方逼近焊缝跟踪

多机器人协作系统轨迹约束关系分析及示教方法

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机器人 2012年第5期34卷 546-552,565页

作者：孟石戴先中甘亚辉东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

针对多机器人协作中末端位姿的相对运动,分析了其轨迹约束关系并据此提出了一种可行的示教方法.该方法首先分析了协作机器人之间的运动学约束关系,根据协作机器人之间末端位姿的相对运动,将多机器人协作系统的运动模式分为耦合运动以及... 详细信息

针对多机器人协作中末端位姿的相对运动,分析了其轨迹约束关系并据此提出了一种可行的示教方法.该方法首先分析了协作机器人之间的运动学约束关系,根据协作机器人之间末端位姿的相对运动,将多机器人协作系统的运动模式分为耦合运动以及叠加运动2类.然后给出了这2种运动形式下,主从机器人末端位姿在笛卡儿坐标系内的运动学约束方程并据此提出一种用于多机器人协作系统的轨迹示教方法,最后在搭建的双机器人协作焊接系统上,验证了本文提出的约束关系及示教方法.

关键词：多机器人协作轨迹约束示教协作焊接

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基于工件模型的工业机器人自动编程系统

机器人 2017年第1期39卷 111-118页

作者：邢继生甘亚辉戴先中东南大学自动化学院江苏南京210096 复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

针对国内自动编程系统的平台依赖性强、交互性较差、支持的机器人种类受限等问题,提出了一种基于工件模型的高效、灵活、交互性强的自动编程方法.首先,以开源图形库OpenGL和插件机制构建了扩展性强、不受平台限制、便于与实体机器人通... 详细信息

针对国内自动编程系统的平台依赖性强、交互性较差、支持的机器人种类受限等问题,提出了一种基于工件模型的高效、灵活、交互性强的自动编程方法.首先,以开源图形库OpenGL和插件机制构建了扩展性强、不受平台限制、便于与实体机器人通讯的开放性平台.其次,采用工件模型的DXF(drawing exchange format)文件自动提取方法解析出作业信息,并为实现任务级作业提供了一种高效的人机交互方式.然后,基于VRML(虚拟现实建模语言)模型实现了不受构型影响的通用6轴关节机器人的逆解.最后,以南京埃斯顿公司的ER16机器人为测试对象进行实验.在自主开发的系统上,实现了不依赖3维CAD(计算机辅助设计)平台的复杂空间曲线(马鞍形曲线)自动编程.该系统支持导入机器人模型进行自动编程,并具有良好的人机交互性.证明了该系统的高效性和实用性.

关键词：自动编程 OpenGL DXF文件人机交互复杂空间曲线

双臂协调搬运过程中基于变阻抗模型的位置/力混合控制

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机器人 2019年第6期41卷 795-802,812页

作者：段晋军甘亚辉戴先中东南大学自动化学院江苏南京210096 复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

针对双臂协调搬运中同时存在外部干扰和内力约束的复杂耦合运动,提出了一种基于变阻抗模型的内外位置/力混合控制策略.首先,分析了闭链系统下面向被操作对象的运动规划和动力学模型.然后,根据协调搬运特性将任务空间正交解耦为外环的位... 详细信息

针对双臂协调搬运中同时存在外部干扰和内力约束的复杂耦合运动,提出了一种基于变阻抗模型的内外位置/力混合控制策略.首先,分析了闭链系统下面向被操作对象的运动规划和动力学模型.然后,根据协调搬运特性将任务空间正交解耦为外环的位置自由子空间和内环的力约束子空间,对于位置子空间中的外部干扰采用阻抗模型进行轨迹跟踪,对于力约束子空间中的内力约束采用变阻抗模型进行力跟踪.最后,在搭建的仿真环境和物理环境中对双臂协调搬运物体进行实验验证,实验结果表明所提算法对于外部干扰表现出柔顺性并满足内力约束条件.

关键词：双臂协调闭链系统变阻抗模型位置/力混合控制

协作环境下的人机距离建模与最小距离迭代算法

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机器人 2018年第4期40卷 413-422页

作者：王政伟甘亚辉戴先中东南大学自动化学院江苏南京210096 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096

为了使机器人适应更广泛、更复杂的任务需求,实现人与机器人的协作与共融,精确并实时地计算人与机器人之间的相对距离成为了不可避免的问题.针对该问题,提出了一种协作环境下的人机距离建模方法以及计算人机间最小距离的迭代算法.首先,... 详细信息

为了使机器人适应更广泛、更复杂的任务需求,实现人与机器人的协作与共融,精确并实时地计算人与机器人之间的相对距离成为了不可避免的问题.针对该问题,提出了一种协作环境下的人机距离建模方法以及计算人机间最小距离的迭代算法.首先,利用机器人的3D模型构建机器人结构特征,并通过3D视觉传感器提取人体骨骼特征,将以上2组特征映射到同一坐标空间中建立协作环境下的人机距离模型.然后,在此模型的基础上迭代计算人与机器人间的最小距离并给出对应的空间位置点.最后以ABB公司的YuMi机器人为测试对象进行人机最小距离测量实验,实验结果表明该方法降低了建模难度、实现了计算的实时性,验证了该建模方法与迭代算法的有效性和实用性.

关键词：人机协作距离模型 3D视觉迭代算法最小距离

Research on Vibration Suppression for Industrial Robots Based on Dynamic Feedforward Control

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Research on Vibration Suppression for Industrial Robots Base...

Smooth and Time-optimal Improved-Bezier Trajectory Planning Based on Dynamics for Industrial Robots

第43届中国控制会议

作者： Bin Huang yahui gan Fang Fang Bo Zhou Xianzhong Dai School of Automation Southeast University Key Laboratory of Measurement and Control of Complex Systems of Engineering Ministry of Education

To address the challenges of low position tracking accuracy and high vibrations in mechanical arms controlled by PID closed-loop systems, this paper introduces a torque feedforward control scheme based on dynamic models. The paper initially analyzes the causes of vibrations during robot motion, establishing a mathematical model to quantify the trajectory accuracy and repeatability of vibrations. Subsequently, a torque feedforward control scheme based on dynamic models is designed, and its feasibility is theoretically analyzed. In this motion control scheme, precise dynamic models are utilized to calculate and output the desired torque. The torque values are then converted into motor current values, which are superimposed on the control output of the current loop in the servo to achieve real-time torque compensation. Finally, through simulation experiments, the paper validates that the dynamics-based torque feedforward control effectively suppresses robot vibrations, enhances tracking accuracy,and improves dynamic performance. The findings demonstrate the efficacy of the proposed control strategy in addressing the challenges associated with PID-controlled robotic arm systems.

关键词： Industrial robots feedforward control vibration suppression

来源： cnki会议评论

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