机械臂环境三维重建与避障算法研究 被引量：2

1

作者 陈新度 徐学 +1 位作者 高萌 孔德良 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第1期347-352,358,共7页

为了解决机器人在未知环境中的避障规划难题,提出了一种基于视觉的三维重建与避障规划方法。通过深度相机(RealSense D435i)与机械臂组成手眼系统,首先,根据目标物体与ArUco码的相对关系,通过相机获取的ArUco标记上的特征点坐标,求解出... 为了解决机器人在未知环境中的避障规划难题,提出了一种基于视觉的三维重建与避障规划方法。通过深度相机(RealSense D435i)与机械臂组成手眼系统,首先,根据目标物体与ArUco码的相对关系,通过相机获取的ArUco标记上的特征点坐标,求解出目标物姿态;然后,改进三维重建方法,通过融合机械臂工具末端位姿和多帧点云数据,对环境进行较高精度的三维重建,作为后续规划的障碍空间;最后,应用了快速扩展随机树(RRT)的改进算法进行机械臂的避障运动规划。研究搭建了仿真及控制平台,来进行验证。实验表明:环境三维建模的精度维持在8mm以内,避障成功率为96.5%,平均规划时间为1.2s,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 工业机器人 视觉定位 三维重建 避障规划 ROS

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基于GWO-ELM算法与模糊控制的无标定视觉伺服研究 被引量：1

2

作者 卢浩文 肖曙红 +1 位作者 林耿聪 招子安 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第3期82-86,共5页

针对传统基于图像的视觉伺服系统运行速度慢,图像雅可比矩阵的求解受标定精度影响的问题,提出一种基于灰狼算法优化极限学习机(GWO-ELM)与模糊控制相结合的视觉伺服控制方法。该方法利用灰狼算法(GWO)优化ELM模型初始权重增加模型稳定性... 针对传统基于图像的视觉伺服系统运行速度慢,图像雅可比矩阵的求解受标定精度影响的问题,提出一种基于灰狼算法优化极限学习机(GWO-ELM)与模糊控制相结合的视觉伺服控制方法。该方法利用灰狼算法(GWO)优化ELM模型初始权重增加模型稳定性,估计图像雅可比矩阵伪逆预测机械臂末端运动速度,之后引入模糊控制(Fuzzy Control)设计视觉伺服控制器构建无标定视觉伺服控制系统,并进行上机实验。实验结果表明,Fuzzy Control-GWO-ELM-IBVS的运行效率相对于GWO-ELM-IBVS得到了提升,定位误差能控制在规定阈值,验证了提出的无标定视觉伺服控制系统的有效性。 展开更多

关键词 图像雅可比矩阵 灰狼算法优化极限学习机 模糊控制

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基于解析模态分析和输入整形的机器人末端振动实时抑制方法

3

作者 何成刚 汪晓鑫 +3 位作者 李自立 高萌 刘吉华 邓文彬 《机电工程》 北大核心 2025年第2期327-338,共12页

六自由度工业机器人连续工作过程中,由于运动状态突变及关节柔性会引起机器人末端振动。针对这一问题,提出了一种基于解析模态分析(AMA)和输入整形的工业机器人末端振动实时抑振方法。首先,结合机器人控制方案,建立了考虑机器人关节柔... 六自由度工业机器人连续工作过程中,由于运动状态突变及关节柔性会引起机器人末端振动。针对这一问题,提出了一种基于解析模态分析(AMA)和输入整形的工业机器人末端振动实时抑振方法。首先,结合机器人控制方案,建立了考虑机器人关节柔性的闭环动力学方程,并采用泰勒级数展开法推导出了机器人的线性化模态参数解析表达式,有效解析了机器人在振动状态下的模态参数;然后,依据机器人末端残余振动特性,采用级联法设计了双模态零振动微分(ZVD-ZVD)输入整形器,并提出了一种结合AMA和输入整形器的时变双模态抑振方法;最后,在六自由度工业机器人实验平台上,对AMA方法计算所得的解析模态参数与机器人实测模态参数进行了对比分析,并进行了机器人的末端残余振动抑制实验。研究结果表明:所采用的AMA方法对固有频率的最大计算误差仅为5.18%,对阻尼比的最大计算误差为0.0122,证明了AMA方法在时变双模态输入整形抑振方案中的有效性;利用时变双模态输入整形抑振方法,将机器人的三处末端残余振动的最大振幅分别降低至整形前的17.3933%、11.6716%和12.1311%,同时减少了非时变输入整形抑振方案的过量延时(由不准确的模态参数而导致),在整体性能上优于传统的非时变双模态输入整形抑振方法。 展开更多

关键词 机械振动 机器人末端执行器 残余振动 解析模态分析 输入整形 时变双模态抑振方法 双模态零振动微分

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考虑法向接触力变化的机器人砂带磨削参数研究 被引量：4

4

作者 陈庚 向华 +1 位作者 叶寒 肖飞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期803-811,820,共10页

叶片表面粗糙度与型面尺寸精度对航空发动机整体性能和使用寿命有重要影响,为了解决机器人砂带磨削的切入切出阶段及曲率变化较大部位的法向接触力变化对表面粗糙度和材料去除深度一致性的影响,设计正交中心组合试验并用宽度学习算法建... 叶片表面粗糙度与型面尺寸精度对航空发动机整体性能和使用寿命有重要影响,为了解决机器人砂带磨削的切入切出阶段及曲率变化较大部位的法向接触力变化对表面粗糙度和材料去除深度一致性的影响,设计正交中心组合试验并用宽度学习算法建立了磨削工艺参数与表面粗糙度和材料去除深度的预测模型,利用传感器测量的法向接触力与建立的预测模型,结合多重学习回溯搜索算法求解了自适应工艺参数,最后用得到的工艺参数进行了磨削试验,表面粗糙度和材料去除深度的试验值与模型预测值最大误差为14.2%和13.4%,表明所提方法可以保证表面粗糙度和材料去除深度的一致性良好。 展开更多

关键词 机器人 砂带磨削 法向接触力 工艺参数 自适应技术

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基于三维视觉伺服的智能装配系统设计 被引量：4

5

作者 麦子钿 刘起阳 +2 位作者 陈新度 高萌 孔德良 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第2期81-84,共4页

在机械制造中,零件装配是生产整合的重要环节。目前装配任务主要依靠人工完成,效率低下,部分自动化装配平台虽然可通过机器人开环控制系统完成装配任务,但灵活性欠缺。为了提高柔性和生产效率,对装配进行研究后,以三角轴为对象,设计了... 在机械制造中,零件装配是生产整合的重要环节。目前装配任务主要依靠人工完成,效率低下,部分自动化装配平台虽然可通过机器人开环控制系统完成装配任务,但灵活性欠缺。为了提高柔性和生产效率,对装配进行研究后,以三角轴为对象,设计了三维视觉伺服装配平台,采用图像处理和PNP算法进行位姿估计,设计基于位置的视觉伺服控制器。实验结果表明,该平台在不同轴孔零件位姿的装配任务中,均能进行精确装配,满足轴孔装配的要求。 展开更多

关键词 PID控制 三维视觉伺服 PNP位姿估计 三角轴装配

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基于深度相机的机械臂动态避障研究 被引量：3

6

作者 邱宏波 司徒仕忠 +2 位作者 高萌 孔德良 冯桑 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第10期120-123,共4页

为提高6自由度机械臂的智能化程度以及自主避障能力,通过眼在手外的深度相机来实时监控机械臂的工作环境,并利用OpenCV和PCL库对采集到的图像和点云数据进行处理。在分析了传统包围盒算法的基础上,提出了利用虚拟包围球对机械臂模型进... 为提高6自由度机械臂的智能化程度以及自主避障能力,通过眼在手外的深度相机来实时监控机械臂的工作环境,并利用OpenCV和PCL库对采集到的图像和点云数据进行处理。在分析了传统包围盒算法的基础上,提出了利用虚拟包围球对机械臂模型进行简化,并通过距离计算完成机械臂与障碍物的碰撞检测过程。在笛卡尔空间中,对传统的人工势场法进行改进,并通过雅可比矩阵将合速度转化到关节空间。基于开源机器人操作系统ROS搭建实验平台,实现了连续、实时的动态避障,验证了所提出的6自由度机械臂动态避障方法的有效性。 展开更多

关键词 6自由度机械臂 深度相机 人工势场法 雅可比矩阵

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视觉伺服中动态图像雅可比矩阵计算研究 被引量：2

7

作者 李建 肖曙红 +1 位作者 许勤益 招子安 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第3期13-16,共4页

在基于图像的视觉伺服系统中,由于图像雅可比矩阵是时变的,实时求解图像雅可比矩阵是该领域研究的一个关键问题。提出了一种已知物体表面几何形状尺寸快速求解特征点深度信息的算法,并计算出当前时刻图像雅可比矩阵的值。在仿真实验中... 在基于图像的视觉伺服系统中,由于图像雅可比矩阵是时变的,实时求解图像雅可比矩阵是该领域研究的一个关键问题。提出了一种已知物体表面几何形状尺寸快速求解特征点深度信息的算法,并计算出当前时刻图像雅可比矩阵的值。在仿真实验中验证了该算法的有效性,仿真结果表明:4个特征点误差呈指数趋势下降,且机器人每个关节的速度曲线较为光滑,机器人能较为光滑地运动到期望位置,没有明显的抖动现象,机器人末端的速度曲线图也较为光滑,相机没有发散或回退的现象出现。最后,相机安装在6自由度机器人末端,完成对一个静态物体定位精度的研究。实验结果表明:四个特征点的误差最终收敛至1个像素以内,进一步验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 视觉伺服 深度估计 雅可比矩阵

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工业机器人轨迹规划与优化研究进展 被引量：10

8

作者 何成刚 朱润智 +3 位作者 黄挺博 汪晓鑫 黄尊地 刘吉华 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第7期150-159,共10页

随着机器人技术的发展,关节型工业机器人凭借效率高、精度高及良好的环境适应性与工作稳定性优点而被广泛地应用于自动化工业之中。轨迹规划是提升工业机器人作业质量的有效途径。为全面了解现有轨迹规划研究方法,对各领域轨迹规划及优... 随着机器人技术的发展,关节型工业机器人凭借效率高、精度高及良好的环境适应性与工作稳定性优点而被广泛地应用于自动化工业之中。轨迹规划是提升工业机器人作业质量的有效途径。为全面了解现有轨迹规划研究方法,对各领域轨迹规划及优化研究进展进行全面综述。首先,简述了轨迹规划的流程并根据各种轨迹规划的原理进行分类,介绍了一般轨迹规划中多项式插值法和B样条插值法的研究现状;然后,针对能量、时间及冲击等不同因素的优化研究进行详细的归纳,并指出现有轨迹寻优算法的具体思路;最后,结合实际明确动态避障、强化学习下的轨迹规划、轨迹误差补偿与预测及多机器人协作轨迹规划将是今后的研究重点。 展开更多

关键词 工业机器人 轨迹规划 轨迹寻优算法

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基于小波包能量谱的工业机器人智能故障诊断 被引量：6

9

作者 李振东 李先祥 周星 《机床与液压》 北大核心 2022年第23期194-198,共5页

实际工业机器人在恶劣工作环境中易出现故障,传统的故障诊断大多都是通过振动信号进行,但是振动数据在实际工厂难以采集,给工业机器人的故障诊断造成了极大困扰。针对这一问题,提出一种基于小波包能量谱(WPES)与卷积神经网络(CNN)的工... 实际工业机器人在恶劣工作环境中易出现故障,传统的故障诊断大多都是通过振动信号进行,但是振动数据在实际工厂难以采集,给工业机器人的故障诊断造成了极大困扰。针对这一问题,提出一种基于小波包能量谱(WPES)与卷积神经网络(CNN)的工业机器人电流数据的智能故障诊断模型。该模型通过小波包将原始电流信号分解为多个子频带,计算每个子频带对应的能量特征,当工业机器人出现故障时,能量特征会发生变化,并将能量谱特征转化为二维矩阵用于设计、训练和测试所提出的模型。实验结果表明:采用WPES-CNN模型进行故障诊断,故障识别率达到了99.9%以上。 展开更多

关键词 工业机器人 小波包分解 卷积神经网络 故障诊断

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高精度冰刀磨削加工激光在线测量技术

10

作者 陈庚 向华 +1 位作者 郭岚波 严飞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第5期97-101,共5页

为了满足体育竞赛对高精度冰刀的需求,提出一种高精度冰刀磨削加工的激光在线测量技术。通过线激光传感器在线测量冰刀刀刃轮廓,对测量数据进行低通滤波、小波滤波及中值滤波的组合滤波处理,利用正弦函数对处理结果进行数据拟合,拟合结... 为了满足体育竞赛对高精度冰刀的需求,提出一种高精度冰刀磨削加工的激光在线测量技术。通过线激光传感器在线测量冰刀刀刃轮廓,对测量数据进行低通滤波、小波滤波及中值滤波的组合滤波处理,利用正弦函数对处理结果进行数据拟合,拟合结果与测量数据的误差在0.01 mm以内,重复测量误差在0.004 mm以内,利用项目研制的高精度数控冰刀磨床加工一段半径R=21 000 mm的冰刀圆弧,这段圆弧的粗糙度达到0.3μm、圆度达到4.1μm。采用激光传感器测量该段圆弧,验证测量数据处理的准确性,得出激光测量结果与标准曲线精度误差在0.007 mm以内,满足高精度冰刀在线测量与加工的要求。 展开更多

关键词 在线测量 激光测量仪 组合滤波 正弦函数拟合 精度验证

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基于ROS的双机器人路径规划 被引量：3

11

作者 张宁 张彩霞 +3 位作者 高萌 林壮 郭静 余伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第9期29-32,37,共5页

为了使双机械臂能够在复杂的环境中完成协同运动任务,提出了一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的改进路径规划算法。首先,根据双机械臂的坐标系,推导出相关的约束关系,为减小轨迹误差设计一种双机械臂标定方法,准确... 为了使双机械臂能够在复杂的环境中完成协同运动任务,提出了一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的改进路径规划算法。首先,根据双机械臂的坐标系,推导出相关的约束关系,为减小轨迹误差设计一种双机械臂标定方法,准确计算出双机械臂基座标齐次变换关系;其次,为了优化机械臂的运动规划算法,对传统的快速随机搜索树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法进行偏置采样,融合(probabilistic road map,PRM)算法对路径进行二次优化,使其获得最短路径;最后,通过五次多项式对获得的路径进行轨迹优化。整个方案通过ROS控制实际机器人进行算法验证,实际结果证明,所提方案规划效率更高。 展开更多

关键词 ROS RRT算法 偏置采样 PRM算法

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基于改进PSO的模糊PID打磨末端执行器控制系统 被引量：9

12

作者 周子杰 欧道江 +1 位作者 周学成 陶建华 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第4期57-61,共5页

针对工业机器人进行接触式打磨作业时打磨工具与工件的打磨力的要求,提出了一种基于改进粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)的模糊PID控制的打磨末端执行器控制方法。通过结合改进PSO算法,智能优化整定传统PID控制器的控制参... 针对工业机器人进行接触式打磨作业时打磨工具与工件的打磨力的要求,提出了一种基于改进粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)的模糊PID控制的打磨末端执行器控制方法。通过结合改进PSO算法,智能优化整定传统PID控制器的控制参数K;、K;、K;初值,再通过模糊控制器在线调整PID参数。采用MATLAB/Simulink组件建立基于改进PSO的模糊PID控制系统仿真模型。最后,搭建基于Codesys的力控打磨末端执行器实验平台,对打磨末端执行器输出的打磨力进行实验验证。仿真和实验结果表明,通过基于改进粒子群算法的模糊PID控制可实现对打磨末端执行器的控制,具有较好的控制精度以及稳定性。 展开更多

关键词 改进粒子群算法 模糊PID控制 打磨末端执行器 SIMULINK

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基于预标定基坐标系及MIEKF算法的工业机器人标定方法

13

作者 林耿聪 肖曙红 +2 位作者 杨林 卢浩文 张建华 《机床与液压》 北大核心 2023年第23期23-29,共7页

为了提高工业机器人的绝对定位精度和标定效率,提出一种基于预标定基坐标系及改进迭代扩展卡尔曼滤波(MIEKF)算法的运动学标定方法。该方法的优点在于用采集的位置数据进行基坐标系和工具坐标系预标定,节省两者拟合的时间。在建立位置... 为了提高工业机器人的绝对定位精度和标定效率,提出一种基于预标定基坐标系及改进迭代扩展卡尔曼滤波(MIEKF)算法的运动学标定方法。该方法的优点在于用采集的位置数据进行基坐标系和工具坐标系预标定,节省两者拟合的时间。在建立位置误差模型时利用相关系数和复共线性分析去除模型的冗余参数。用MIEKF算法辨识模型的几何参数误差。通过实验对比验证,机器人经补偿后的绝对定位精度提高了88.07%。 展开更多

关键词 预标定基坐标系 相关系数 改进迭代扩展卡尔曼滤波算法 运动学标定

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