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基于双目视觉的3-PRS并联机构末端位姿检测方法

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制造技术与机床 2018年第1期 101-106页

作者：赵俊伟刘珍珍黄俊杰陈国强代军河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

由于传统接触式测量存在测量受力等因素容易引起测量精度不稳定,提出了一种基于视差原理的3-PRS并联机构末端位姿测量方法。首先建立了双目视觉测量模型,在动平台上人工设置4个标志点,末端位姿可通过标志点的空间坐标进行描述;其次构建... 详细信息

由于传统接触式测量存在测量受力等因素容易引起测量精度不稳定,提出了一种基于视差原理的3-PRS并联机构末端位姿测量方法。首先建立了双目视觉测量模型,在动平台上人工设置4个标志点,末端位姿可通过标志点的空间坐标进行描述;其次构建标志点坐标与动平台末端位姿间的数学模型,实现对末端位姿检测;最后运用数值方法求解末端位姿,并与运动学正解方法得到的末端位姿进行比较。结果表明采用非接触式测量方法适用于3-PRS并联机构的末端位姿检测且精度高。

关键词：末端位姿双目视觉 3-PRS并联机构数值方法

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图像视觉特征的机械臂末端位姿监测方法研究

机械设计与制造 2023年第10期392卷 281-284页

作者：王芳郑州西亚斯学院电子信息工程学院河南新郑451100 郑州大学河南郑州451100

为解决当前监测方法位姿误差和高度误差偏大等问题,提出图像视觉特征的机械臂末端位姿监测方法。先通过TSAI手眼标定法标定机械臂手眼系统,然后采用粗定位提取机械臂轮廓,利用最小二乘法对边缘点拟合,获取视觉特征,最后通过机械臂视觉... 详细信息

为解决当前监测方法位姿误差和高度误差偏大等问题,提出图像视觉特征的机械臂末端位姿监测方法。先通过TSAI手眼标定法标定机械臂手眼系统,然后采用粗定位提取机械臂轮廓,利用最小二乘法对边缘点拟合,获取视觉特征,最后通过机械臂视觉特征获取抓取位置,对抓取位姿和关节角进行映射得到机械臂作业轨迹,实现机械臂末端位姿监测。仿真实验结果表明,所提方法的位姿误差仅为0.06mm,高度误差仅为0.05mm,运行时间也较短,明显优于对比方法,不仅可有效降低位姿误差和高度误差,还能有效提升监测效率。

关键词：图像视觉特征机械臂末端位姿监测手眼标定

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面向机器人末端位姿的视觉测量跟踪技术研究

面向机器人末端位姿的视觉测量跟踪技术研究

作者：张小迪南京航空航天大学

学位级别：硕士

末端位姿是反映机器人运动状态的重要参数,精确地测得末端位姿有利于实现机器人的高性能控制,具有十分重要的工程应用价值。然而由于测量设备昂贵、测量过程繁琐等因素的限制,末端位姿测量仍是难点。相较与其他方法,视觉测量技术凭借其... 详细信息

末端位姿是反映机器人运动状态的重要参数,精确地测得末端位姿有利于实现机器人的高性能控制,具有十分重要的工程应用价值。然而由于测量设备昂贵、测量过程繁琐等因素的限制,末端位姿测量仍是难点。相较与其他方法,视觉测量技术凭借其非接触、高精度、高效率、环境适应性强、可进行动态测量跟踪等优点,尤其适用于多自由度的机器人末端位姿测量。基于以上背景,本文对面向机器人末端位姿的视觉测量跟踪技术进行了深入的研究。主要研究内容如下:（1）研究了视觉系统的数学模型,为实现机器人工作空间覆盖式测量,构建了面向机器人工作空间的大视场视觉测量系统。提出一种基于平面靶标组合的大视场相机标定与优化算法,同时设计了相应的组合式标定靶标。在2m×1.5m的测量视场下,标定精度可达到0.122mm。（2）为实现复杂环境下机器人位姿的稳定测量,提出一种改进的环形编码标志以及相应的检测识别算法。分析了圆形目标中心的投影误差,提出一种基于交比不变性的定位修正方法,结合亚像素边缘检测算法有效提高了圆心的提取精度。采用一种具有预设编码字典的解码纠错算法,实现了编码标志的快速检测与定位。编码标志的识别正确率为98%,重建精度为0.099mm。（3）构建了机器人末端位姿测量模型,研究了其中的标定原理与测量方法。针对末端位姿测量的动态性要求,基于MOSSE相关滤波器实现了一种联合编码标志的实时跟踪方法,极大地提升了位姿测量算法的执行效率。（4）使用C++实现了全部算法,搭建了软硬件系统平台。应用本文提出的系统模型与关键技术,进行了机器人末端位姿的测量跟踪实验,验证了系统的测量精度与算法的有效性。

关键词：视觉测量大视场相机标定编码标志末端位姿实时跟踪

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空间机械手末端位姿修正模型构建方法

工业仪表与自动化装置 2017年第3期 3-6,41页

作者：梁书立冯渭春北京跟踪与通信技术研究所北京100094

为了有效减小空间机械手的末端位姿误差,通过分析误差来源,该文提出了基于BP神经网络的空间机械手末端位姿修正模型构建方法,设计了关节转角系统误差、关节转角随机误差、末端位姿系统误差和末端位姿随机误差共4类数据对该方法进行验证... 详细信息

为了有效减小空间机械手的末端位姿误差,通过分析误差来源,该文提出了基于BP神经网络的空间机械手末端位姿修正模型构建方法,设计了关节转角系统误差、关节转角随机误差、末端位姿系统误差和末端位姿随机误差共4类数据对该方法进行验证。仿真结果表明,该方法构建的修正模型是有效的,能够大幅提高末端位姿精度。

关键词：机械手 BP神经网络末端位姿修正模型

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马鞍形焊缝焊接机器人设计与建模分析

焊接学报 2022年第3期43卷 87-92,I0008,I0009页

作者：程晓飞高胜李军潘云龙李海超东北石油大学大庆163318 哈尔滨石油学院哈尔滨150028 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150006

针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人.通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位... 详细信息

针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人.通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位值确定了逆运动学解的唯一性.通过MATLAB软件对机器人运动学进行了仿真,仿真结果表明,推导的正逆运动学方程模型完全正确.通过制作样机进行焊接试验,结果表明,焊缝成形致密美观,机器人焊枪末端在x,y,z方向的误差均在±0.35 mm以内,完全满足工程上自动化焊接的需要,为马鞍形焊缝焊接机器人的连续轨迹控制和离线规划提供了依据和算法支持.

关键词：马鞍形焊缝四轴焊接机器人运动学建模末端位姿

箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划

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焊接学报 2017年第12期38卷 95-98页

作者：朱志明马国锐刘晗刘博清华大学机械工程系北京100084 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接.采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机... 详细信息

针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接.采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机器人各关节变量的解析关系模型.在此基础上,采用连续路径运动的轨迹规划法,在给定焊枪末端轨迹时,对各关节的运动情况进行了MATLAB仿真研究.结果表明,导出的逆运动学求解模型可用于箱型钢结构焊接机器人的连续运动轨迹和姿态规划和控制,为实施机器人的运动控制奠定了基础.

关键词：箱型钢结构焊接机器人轨迹规划运动学模型末端位姿

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空间机械臂动力学特性的仿真分析研究

上海航天 2018年第1期35卷 9-17页

作者：韩东宇陈欢龙余春华南京理工大学理学院江苏南京210094 上海宇航系统工程研究所上海201109

在空间机器人系统应用于在轨服务、目标捕获的研究中,多自由度机械臂的动力学动特性分析是其主要困难。针对该问题,可运用D-H参数,构建坐标系统和矢量关系,搭建动力学数学模型,进行多刚体系统运动学和动力学建模的仿真研究分析,并运用Si... 详细信息

在空间机器人系统应用于在轨服务、目标捕获的研究中,多自由度机械臂的动力学动特性分析是其主要困难。针对该问题,可运用D-H参数,构建坐标系统和矢量关系,搭建动力学数学模型,进行多刚体系统运动学和动力学建模的仿真研究分析,并运用SimMechanics做运动学等效和各关节的点到点的位姿解算,及动力学模拟,结合ADAMS做联合仿真对比分析。根据仿真结果,实时解算机械臂各关节以及末端抓捕工具的位姿,并做轨迹规划,以验证真实空间机械臂操作的仿真程度,更好地服务于半物理实验平台。

关键词：多刚体系统机械臂运动学等效动力学模拟数学仿真末端位姿轨迹规划运动反馈

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基于机器人支撑的柔臂掘进机伺服液压系统

液压气动与密封 2023年第8期43卷 8-14页

作者：刘尚许顺海文勇亮任中永李孝瑾张鹏中铁工程装备集团有限公司河南郑州450000

硬岩掘进机常用于隧道施工,但刀盘形状固定,掘进时无法改变掌子面形状,造成应用场景受限。鉴于此,基于机器人支撑的柔臂掘进机逐渐得到应用。针对该柔臂掘进机可改变运动姿态,适用于大负载工况等特点,采用比例伺服控制系统,通过传感器... 详细信息

硬岩掘进机常用于隧道施工,但刀盘形状固定,掘进时无法改变掌子面形状,造成应用场景受限。鉴于此,基于机器人支撑的柔臂掘进机逐渐得到应用。针对该柔臂掘进机可改变运动姿态,适用于大负载工况等特点,采用比例伺服控制系统,通过传感器将执行机构位移反馈至比例伺服阀,与给定信号对比后调整阀芯开口实时纠偏末端位姿。该系统满足了掘进机推进系统在控制时,精度更高、响应更快、稳定性更强的要求。

关键词：柔臂掘进机比例伺服阀末端位姿精度高

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基于复合机器人的仿真系统设计与实现

中国设备工程 2020年第19期 96-98页

作者：韩志平李燊梁亮沈阳新松机器人自动化股份有限公司辽宁沈阳110169

由于复合机器人人工示教过程过于复杂,导致人工耗费过高,因此,有必要考虑采用虚拟仿真方法简化示教过程和验证机器人工作流程。此虚拟仿真方法是基于OSG开源框架,搭建三维仿真场景并配置各个模型间父子关系,然后,将计算出的机器人末端... 详细信息

由于复合机器人人工示教过程过于复杂,导致人工耗费过高,因此,有必要考虑采用虚拟仿真方法简化示教过程和验证机器人工作流程。此虚拟仿真方法是基于OSG开源框架,搭建三维仿真场景并配置各个模型间父子关系,然后,将计算出的机器人末端位姿、移动机器人位置上传给实物,同时,生成作业指令,最终生成完整的解决方案。该应用结果表明,仿真系统很好地模拟复合机器人抓放货物流程,并逼真地模拟应用场景,同时,验证了仿真示教和实物输出结果的一致性及模拟应用场景的可行性。

关键词：复合机器人虚拟仿真末端位姿应用场景