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硅片搬运机器人运动学分析及仿真
1
作者 张肄冕 徐方 +1 位作者 杜振军 刘明敏 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期307-312,共6页
硅片搬运机器人被广泛应用于集成电路装备制造业,具有高洁净度、高稳定性、高精度的特点。为进一步提高控制硅片搬运机器人运行不同轨迹时的准确度与稳定性,针对已设计的R-θ型硅片搬运机器人,分析了其基本的传动结构,建立了基于Coppeli... 硅片搬运机器人被广泛应用于集成电路装备制造业,具有高洁净度、高稳定性、高精度的特点。为进一步提高控制硅片搬运机器人运行不同轨迹时的准确度与稳定性,针对已设计的R-θ型硅片搬运机器人,分析了其基本的传动结构,建立了基于CoppeliaSim与Matlab的实验仿真平台,同时采用传统D-H参数法建立了硅片搬运机器人的正、逆运动学模型,提出了基于逆向运动学的位置控制算法,成功实现机器人的运动控制,验证了求解模型的准确度。仿真实验的结果证明,该算法能够有效控制机器人的运动,具有实用性。 展开更多
关键词 硅片搬运机器人 传动结构 D-H CoppeliaSim 仿真
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协作机器人应用现状与发展趋势研究
2
作者 刘畅 徐振伟 葛达明 《机床与液压》 北大核心 2025年第9期44-51,共8页
随着工业自动化的迅猛发展,智能制造已成为全球制造业的发展趋势,协作机器人凭借其安全、友好的人机交互特性,成为实现智能制造的核心技术之一。基于协作机器人的技术特点及国内外应用现状,分类阐述了当前协作机器人应用的产品类型和研... 随着工业自动化的迅猛发展,智能制造已成为全球制造业的发展趋势,协作机器人凭借其安全、友好的人机交互特性,成为实现智能制造的核心技术之一。基于协作机器人的技术特点及国内外应用现状,分类阐述了当前协作机器人应用的产品类型和研究重点,并通过实例介绍了其应用场景。通过对协作机器人产业链发展的探讨,论述了协作机器人未来发展面临的技术挑战以及智能化的发展趋势,最后对协作机器人与人工智能的结合进行了展望。对协作机器人的应用现状和发展趋势的研究,不仅能够推动相关技术的进步,也对企业制定未来的投资和发展方向具有战略意义。 展开更多
关键词 智能制造 协作机器人 人机交互 人工智能
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码垛机器人整机的有限元分析与优化 被引量：15
3
作者 李学威 王富刚 张鹏 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第7期29-32,共4页
利用三维建模软件Solidworks进行4自由度码垛机器人的建模及装配,采用Solidworks Simulation对四轴码垛机器人进行整机的静力学分析,根据四轴码垛机器人8种不同的姿态分析出8种情况。根据等效应力云图分析出腰座的薄弱环节,通过改进腰... 利用三维建模软件Solidworks进行4自由度码垛机器人的建模及装配,采用Solidworks Simulation对四轴码垛机器人进行整机的静力学分析,根据四轴码垛机器人8种不同的姿态分析出8种情况。根据等效应力云图分析出腰座的薄弱环节,通过改进腰座三维模型,使得薄弱环节得到加强,整体应力下降,提高了机器人的整体动态性能。 展开更多
关键词 码垛机器人 静力学分析 动态性能
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基于强化学习的自动化物料运输系统调度策略 被引量：3
4
作者 蔡伟星 徐方 +2 位作者 张雷 邹风山 刘明敏 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第10期3128-3135,共8页
为提高自动化物料运输系统生产运输效率,根据晶圆厂的混合式布局建立轨道的图网络模型,提出一种基于强化学习的动态调度策略。将调度过程划分为运输任务指派与运输路径规划两个阶段。任务指派使用基于实时交通信息的匈牙利算法求解。将... 为提高自动化物料运输系统生产运输效率,根据晶圆厂的混合式布局建立轨道的图网络模型,提出一种基于强化学习的动态调度策略。将调度过程划分为运输任务指派与运输路径规划两个阶段。任务指派使用基于实时交通信息的匈牙利算法求解。将运输路径规划问题表述为路径决策问题,使用基于离线策略的Q-Learning算法与玻尔兹曼探索策略构建的强化模型来求解路径决策问题。实验结果表明,所提方法可以有效提高自动化物料运输系统运输效率。 展开更多
关键词 自动化物料运输系统 高空提升搬运车 调度 路径决策 强化学习 任务指派 路径规划 交通信息
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基于时间最优的机器人位姿同步轨迹规划方法 被引量：4
5
作者 曹钰婷 王金涛 +1 位作者 刘明敏 樊志伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第2期61-65,共5页
为提高工业机器人在工作空间的运行效率,提出了一种在笛卡尔空间实现位姿同步的时间最优轨迹规划方法。该方法采用三次均匀B样条曲线对机器人末端路径点进行位姿同步的路径插值;以减小运动时间为优化目标,在满足关节运动学约束的条件下... 为提高工业机器人在工作空间的运行效率,提出了一种在笛卡尔空间实现位姿同步的时间最优轨迹规划方法。该方法采用三次均匀B样条曲线对机器人末端路径点进行位姿同步的路径插值;以减小运动时间为优化目标,在满足关节运动学约束的条件下,采用线性规划对离散后的笛卡尔空间参数化轨迹进行逆向与正向递推,求解路径参数的相平面图。基于路径参数的相平面图,通过雅可比矩阵计算关节速度进行时间最优速度规划。针对所提方法进行实验验证,结果表明该方法在满足机器人实际运动性能的前提下达到了时间最优。 展开更多
关键词 工业机器人 时间最优 路径插值 速度规划
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面向协作机器人的零力控制与碰撞检测方法研究 被引量：3
6
作者 赵彬 吴成东 +2 位作者 孙若怀 姜杨 吴兴茂 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页
在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭... 在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭罗斯(Newton−MP)通用的逆运动学算法,将逆运动学问题转化为Newton−MP法的迭代求解问题。其次,针对协作机器人的零力控制问题,通过同时考虑摩擦力形成完整动力学方程。同时,建立基于加速度3次摩擦力模型的完全动力学方程,采用遗传算法对摩擦力模型进行多参数辨识。再次,提出基于One-class卷积神经网络的碰撞检测方法,构建无碰撞数据集。One-class卷积神经网络在特征空间中引入伪负高斯数据,并使用2元交叉熵损失对网络进行了训练。One-class卷积神经网络碰撞检测方法成功地补偿了模型不确定的动态影响,解决了传统碰撞检测方法建模不准确的问题。最后,通过实验证明,提出的Newton−MP优化方法具有良好的性能,绝对误差达到0.00013 mm。与理想摩擦力模型进行对比,采用基于速度的3次摩擦力模型拟合出的摩擦力能够更好适用于零力控制。将外力矩观测器与One-class卷积神经网络碰撞检测进行优缺点分析,可以证明,One-class卷积神经网络可以在不依靠模型的情况下,准确地检测机器人的异常碰撞。 展开更多
关键词 动力学 协作机器人 One-class卷积神经网络 摩擦参数辨识
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基于同步动态优化的移动机器人最优速度规划
7
作者 樊志伟 贾凯 +3 位作者 张雷 邹风山 杜振军 刘明敏 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1556-1564,共9页
针对移动机器人在实际运动中受到运动极限的制约及非完整约束的影响,导致难以兼顾运动效率与执行器跟踪性能的问题,提出基于同步动态优化的速度规划方法.建立基于最优控制的速度规划方案,综合考虑机器人的车轮物理约束及车体规则约束.... 针对移动机器人在实际运动中受到运动极限的制约及非完整约束的影响,导致难以兼顾运动效率与执行器跟踪性能的问题,提出基于同步动态优化的速度规划方法.建立基于最优控制的速度规划方案,综合考虑机器人的车轮物理约束及车体规则约束.提取约束生成器中的1、2阶约束,根据可达性分析,通过线性规划过程,递推得到参考轨迹,为数值优化提供初始猜测.考虑约束生成器中的3阶约束,采用约束松弛方法,通过基于内点法的同步迭代优化,得到最优配速方案.通过数值及仿真实验验证了以上算法,实验结果表明,移动机器人在运动效率上可以达到车轮物理极限或车体规则极限,在执行器跟踪性能上可以将路径位置误差减小20%以上,保证了运动过程平稳光滑. 展开更多
关键词 移动机器人 速度规划 加加速度约束 同步动态优化 可达性分析
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基于点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法 被引量：5
8
作者 张宇宁 官俊楠 +2 位作者 朱丽娜 潘通 徐金亭 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期7-12,共6页
为越过从点云到CAD模型的重构,实现自由摆放立板的自动焊接,提出一种基于测量点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法。利用均匀采样法对点云进行简化,利用统计滤波剔除点云测量背景噪声,并对点云进行整体倾斜校正;提出一种数据扫描策略... 为越过从点云到CAD模型的重构,实现自由摆放立板的自动焊接,提出一种基于测量点云的机器人激光焊接轨迹自动提取方法。利用均匀采样法对点云进行简化,利用统计滤波剔除点云测量背景噪声,并对点云进行整体倾斜校正;提出一种数据扫描策略以实现组合立板顶面与底面的快速分割;在Alpha Shape算法识别出的立板顶面边界点基础上,采用距离约束去改进RANSAC算法,快速拟合出组合立板顶面边界轮廓;通过对分段顶面边界的快速排序及拓扑关系的还原,获得组合立板的角点;在此基础上,完成机器人激光焊接轨迹的自动构造。实验结果表明:该方法无需重构点云的CAD模型就可直接从测量点云中提取焊接轨迹,从而有效保证自由摆放立板的自动焊接。 展开更多
关键词 激光焊接 焊接轨迹 测量点云 机器人
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复杂曲面上机器人自动喷涂路径规划方法 被引量：8
9
作者 王金涛 徐金亭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第14期1916-1919,共4页
针对目前含有岛屿或空洞的复杂曲面上机器人喷涂路径规划中存在的问题,提出一种能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径设计方法。利用最小二乘坐标映射原理,将被喷涂曲面映射到二维平面域,建立目标曲面与二维平面域之间的一一映射关系,然后... 针对目前含有岛屿或空洞的复杂曲面上机器人喷涂路径规划中存在的问题,提出一种能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径设计方法。利用最小二乘坐标映射原理,将被喷涂曲面映射到二维平面域,建立目标曲面与二维平面域之间的一一映射关系,然后对平面映射域的内外边界进行连续偏置,构造能够保持轮廓平行的二维偏置曲线;进而以被喷涂曲面到二维平面域的坐标映射为向导,将无干涉二维偏置曲线逆映射到被喷涂曲面上,生成能够保持轮廓平行的喷涂路径,实现多岛屿或空洞复杂曲面上三维喷绘路径设计到二维平面的降维处理。实例仿真实验结果表明,所提方法简单实用,可在含有岛屿或空洞的复杂曲面上快速地生成能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径。 展开更多
关键词 复杂曲面 机器人喷涂 路径规划
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超薄玻璃洁净搬运机器人的设计及有限元分析 被引量：2
10
作者 董吉顺 李红香 +2 位作者 梁润秋 李学威 王长龙 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第1期167-169,共3页
针对国内外超薄玻璃生产线的现状,提出了研究开发超薄玻璃洁净搬运机器人的必要性,阐述了该机器人的机械结构的组成及技术特点,并以该机器人的X轴大梁为例进行有限元分析。通过有限元分析及其长时间运行实践证明,该机器人高速动态响应性... 针对国内外超薄玻璃生产线的现状,提出了研究开发超薄玻璃洁净搬运机器人的必要性,阐述了该机器人的机械结构的组成及技术特点,并以该机器人的X轴大梁为例进行有限元分析。通过有限元分析及其长时间运行实践证明,该机器人高速动态响应性好,定位精度高,具有安全可靠等优点。 展开更多
关键词 超薄玻璃 洁净机器人 X轴大梁 有限元
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机器人无力传感器主动柔顺控制研究 被引量：11
11
作者 宋吉来 曲道奎 +1 位作者 徐方 邹风山 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期159-166,共8页
针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简... 针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简单的形式,同时机器人的动力学模型也可根据硅片传输机器人特殊的构型及关节耦合关系而大大简化。然后将永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型结合,设计扰动观测器,进行基于电流模型的转矩检测。最后将转矩观测器与力/位混合控制结构结合,实现基于电机电流的机器人主动柔顺控制,并在硅片传输机器人进行实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。与传统机器人主动柔顺控制方法相比,该方法不需要额外的传感器,成本低廉,不降低机器人自身刚性,具有广泛的适用性。 展开更多
关键词 主动柔顺控制 机器人动力学 关节转矩控制 转矩观测器 电机转矩模型 碰撞保护
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视觉技术在机器人零部件装配中的应用研究 被引量：16
12
作者 王帅 徐方 +2 位作者 陈亮 邹风山 李邦宇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第8期107-110,共4页
为了实现机器人生产线上零部件的自动化装配,对机器视觉在工业机器人底座与一轴减速器装配中的应用进行了研究。针对底座位姿识别,提出了基于Hough变换的底座表面圆形特征识别算法。针对减速器在相机视场中因为镜头曲率原因无法通过圆... 为了实现机器人生产线上零部件的自动化装配,对机器视觉在工业机器人底座与一轴减速器装配中的应用进行了研究。针对底座位姿识别,提出了基于Hough变换的底座表面圆形特征识别算法。针对减速器在相机视场中因为镜头曲率原因无法通过圆识别检测其外侧安装孔的问题,提出了基于链码的姿态识别算法。分析了视觉算法库Open CV中的摄像机模型。最后通过实验对视觉算法进行了验证,实验结果表明视觉算法稳定、可靠,配合高精度大负载工业机器人的应用,实现了底座与减速器的智能装配。 展开更多
关键词 机器视觉 智能装配 工业机器人
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静态正压防爆技术在矿井搜救机器人中的应用 被引量：11
13
作者 王长龙 李学威 +2 位作者 徐方 董吉顺 冯亚磊 《煤炭工程》 北大核心 2009年第11期96-98,共3页
现今国内外应用于矿井搜救的机器人大部分采用隔爆型防爆措施,其结构复杂、体积大、重量大,不利于机器人在矿井下的移动。论文提出了一种采用静态正压防爆技术作为防爆措施的矿井搜救机器人,将静态正压技术应用于矿井搜救机器人中,其结... 现今国内外应用于矿井搜救的机器人大部分采用隔爆型防爆措施,其结构复杂、体积大、重量大,不利于机器人在矿井下的移动。论文提出了一种采用静态正压防爆技术作为防爆措施的矿井搜救机器人,将静态正压技术应用于矿井搜救机器人中,其结构简单、重量轻、易于实现,大大提升了机器人的移动性能。为矿井搜救机器人设计提供了新的思路和实施案例。 展开更多
关键词 静态正压 防爆技术 矿井搜救 机器人
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基于机器视觉的码垛机器人系统研究 被引量：18
14
作者 刘振宇 李中生 +1 位作者 张涛 赵雪 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第4期9-14,18,共7页
文章针对传统码垛机器人作业时存在的不足,从视觉的角度研究了相关技术难点,为实现生产自动化提供了解决方案。文章完成了基于机器视觉的码垛机器人系统平台的搭建,首先通过摄像机对传送带上进入工作区的工件进行图像采集,然后对图像处... 文章针对传统码垛机器人作业时存在的不足,从视觉的角度研究了相关技术难点,为实现生产自动化提供了解决方案。文章完成了基于机器视觉的码垛机器人系统平台的搭建,首先通过摄像机对传送带上进入工作区的工件进行图像采集,然后对图像处理分析,接着用不变矩对工件进行粗略快速识别,之后用SIFT算法对工件进行局部特征匹配,最后通过中心矩计算出工件的位置,引导机器人对工件进行抓取,机器人对抓取后的工件进行分类码垛。同时,文中还提出了多目标分块处理算法、SIFT和HU特征融合的单目视觉识别算法。实验结果表明,该码垛系统可以有效解决工件的分类码垛的问题。 展开更多
关键词 机器人 机器视觉 码垛 SIFT特征 图像处理
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基于OpenGL的工业机器人分拣系统仿真 被引量：4
15
作者 刘振宇 朱海波 +1 位作者 邹凤山 赵彬 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2012年第11期4300-4304,共5页
针对工业机器人视觉分拣工件问题,开发了一套工业机器人分拣仿真系统。该系统主要包括工件的识别与定位算法和机器人分拣的动态仿真,是基于VC++6.0开发平台和OpenGL图形库而开发的。工件识别是依赖于角点检测实现的。本文在确定工件表... 针对工业机器人视觉分拣工件问题,开发了一套工业机器人分拣仿真系统。该系统主要包括工件的识别与定位算法和机器人分拣的动态仿真,是基于VC++6.0开发平台和OpenGL图形库而开发的。工件识别是依赖于角点检测实现的。本文在确定工件表面中心和长轴的基础上,基于几何原理提出了一种新的机器人运动学反解方法,并验证了运动学分析的正确性,且直观地实现了机器人分拣工件的动态仿真。仿真结果表明,该系统能够快速、准确分拣工件,满足实际工程的要求。 展开更多
关键词 机器视觉 工业机器人 分拣 运动学分析 识别与定位
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基于电流的机器人故障检测与安全保护研究 被引量：4
16
作者 宋吉来 徐方 邹风山 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第7期56-59,共4页
提出一种基于电流的机器人故障检测与安全保护方法。当机器人运行中发生齿轮、抱闸等故障或与外界环境发生碰撞时,电机电流会发生突变,因此可以根据这种异常变化判断故障和碰撞的发生。通过直接检测电机电流,利用电机模型与机器人动力... 提出一种基于电流的机器人故障检测与安全保护方法。当机器人运行中发生齿轮、抱闸等故障或与外界环境发生碰撞时,电机电流会发生突变,因此可以根据这种异常变化判断故障和碰撞的发生。通过直接检测电机电流,利用电机模型与机器人动力学模型,估计外作用力,对故障或碰撞的发生间接测量,实现保护功能。结合动力学控制、关节转矩控制,并采用硅片传输机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 故障检测 安全保护 机器人控制 动力学控制
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移动机器人自主定位与导航技术研究 被引量：19
17
作者 易文泉 赵超俊 刘莹 《中国工程机械学报》 北大核心 2020年第5期400-405,共6页
针对移动机器人在复杂工作环境下导航及定位问题,讨论移动机器人导航定位的实现问题。本文首先介绍了移动机器人运动控制模双轮差动的控制模型和软件架构,优化基于传感器数据反馈的轮式机器人导航方案,并提出一种在模糊逻辑规则下的多... 针对移动机器人在复杂工作环境下导航及定位问题,讨论移动机器人导航定位的实现问题。本文首先介绍了移动机器人运动控制模双轮差动的控制模型和软件架构,优化基于传感器数据反馈的轮式机器人导航方案,并提出一种在模糊逻辑规则下的多传感器数据融合避障算法,有效实现移动机器人行走避障。最后,通过ROS仿真环境对算法的避障效果进行了仿真验证。结果证明:在机器人周围障碍较多的室内未知环境中,采用本算法可以在自主定位的同时实现有效的避障。 展开更多
关键词 激光导航 路径规划 室内移动机器人 避障
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服务机器人导航与路径规划技术研究 被引量：8
18
作者 何宁 赵彬 毛欣 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第10期249-251,256,共4页
针对在未知的室内环境,其不可预知性或不确定性给家用服务机器人实时环境感知和定位带来了巨大的问题,直接影响到机器人导航的效果。移动机器人不仅要完成避开附近的移动障碍物,而且要进行局部规划或局部路径修正。将自主移动机器人其... 针对在未知的室内环境,其不可预知性或不确定性给家用服务机器人实时环境感知和定位带来了巨大的问题,直接影响到机器人导航的效果。移动机器人不仅要完成避开附近的移动障碍物,而且要进行局部规划或局部路径修正。将自主移动机器人其功能研发分为如下:理解自己的状态和外部环境信息,从而实现实时运动控制决策,避障,找到最优路径;在栅格地图表征环境,采用Wavefront方法进行路径规划自主移动和轨迹跟踪。对服务机器人导航与路径规划技术研究对于提高智能服务机器人的技术水平,促进智能机器人产业的发展是非常重要的。 展开更多
关键词 移动机器人 地图创建 定位 路径规划
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工业机器人弹簧式平衡缸的参数研究 被引量：5
19
作者 舒启林 崔世超 +2 位作者 李学威 鑫龙 冯亚磊 《工具技术》 2014年第12期47-50,共4页
工业机器人弹簧式平衡缸是用于平衡重力对机器人Ⅱ轴所产生的力矩,平衡缸参数的配置直接影响到对偏重力矩的平衡效果,以及机器人的运动学、动力学特性。因此,对弹簧式平衡缸关键参数的分析研究至关重要。通过对弹簧式平衡缸关键参数的... 工业机器人弹簧式平衡缸是用于平衡重力对机器人Ⅱ轴所产生的力矩,平衡缸参数的配置直接影响到对偏重力矩的平衡效果,以及机器人的运动学、动力学特性。因此,对弹簧式平衡缸关键参数的分析研究至关重要。通过对弹簧式平衡缸关键参数的深入研究,获得了关键参数值的大小对平衡效果的影响方式,以一个原有成型的数据进行分析研究,获得了更为合理的参数值,为弹簧式平衡缸的设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 机器人 平衡缸参数 不平衡力矩
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真空机器人轨迹规划研究 被引量：4
20
作者 邹风山 曲道奎 徐方 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第10期13-16,共4页
为了使真空机器人获得高速、高精度的运动性能并减少系统的残余振动,文中提出了一种加加速度受限的非对称轨迹规划方法。首先阐述了该轨迹规划方法中轨迹限制条件的定义,然后根据定义的限制条件值给出了所有可能的加速度轨迹形状,并给... 为了使真空机器人获得高速、高精度的运动性能并减少系统的残余振动,文中提出了一种加加速度受限的非对称轨迹规划方法。首先阐述了该轨迹规划方法中轨迹限制条件的定义,然后根据定义的限制条件值给出了所有可能的加速度轨迹形状,并给出了各种轨迹形状下的完整算法及实现,最后将该算法应用于真空机器人运动规划中,该机器人用于在真空腔室中进行硅片传输工作。实验结果表明该方法可以有效地提高机器人的定位精度和效率并减少系统的残余振动。 展开更多
关键词 点到点运动 真空机器人 轨迹规划
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