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关键词： 机器人   视觉系统   摄像机标定   图像处理   边缘检测  

摘要： 机器人技术的发展为制造业企业带来了新活力,解决了人力资源短缺问题并提高了产品质量和工作效率,单纯的机器人技术在一些高端应用场合受到限制,而引入视觉系统可满足柔性化生要求,推进了智能化和自动化的进程。本文结合埃华路(芜湖)机器人工程有限公司实际工程需求开展了基于视觉定位的机器人控制技术研究[11。机器视觉系统是一项综合技术,涉及到多门学科,各项技术相互协调成功应用于实际工程。机器视觉系统组成部分包括摄相机和光学系统、照明系统、要检查的对象、图像采集与处理系统、操作设备接口和外部设备接口。机器视觉可实际上就是利用视觉传感器代替人眼工作,适应现场恶劣环境完成人工难以完成或无法完成的任务,提高生产的柔性化和自动化程度。本文在对国内外机器视觉定位技术了解的基础上,分析打磨机器人系统中上下料机器人的原理,将机器人视觉定位技术应用到上下料机器人的控制系统中,利用视觉系统进行定位抓取。把摄像机成像的基本参数作为内部参数,通过旋转矩阵R和平移参数T获得摄像机标定。针对实际的工程首先对机器人本身进行性能测试,再进行安装视觉系统,保证系统整体的稳定性和安全性,通过边缘检测算对图像进行处理,经过不断的调试机器人和视觉系统完成课题。本课题的难点主要是视觉的标定、图像的处理以及坐标的转换。通过机器人视觉技术,不需要预先对其轨迹进行人工示教或离线编程,可直接进行定位抓取,相比于人工机械定位视觉定位灵活性更强、质量更有保证、效率更高,减少了编程时间[2]。工程项目中抓取工件不止一种,因为处理方法基本相同本文只介绍其中一种,针对抓取的柔性化要求及精度要求,建立了一个基于机器视觉定位系统,应用在打磨项目中,负责将毛坯工件抓取放置于二次定位台上。

ISBN: (纸本)9787111559078

关键词： MOOC   SPOC   翻转课程   机器人控制技术  

摘要： 以《机器人控制技术》课程为例,研究基于MOOC平台的SPOC翻转课堂教学。为解决该课程存在的主要问题,提出从课前自学、课中内化、课后拓展三个环节进行翻转课堂教学设计。最后对学生出勤率、项目完成进度、期末考试得分等多方面进行分析,发现SPOC翻转课堂教学模式在培养学生的工程实践能力、分析及解决问题能力、创新能力等方面具有显著优势,同时也激发了学生的学习兴趣。

关键词： 智能机器人   技术特点   应用   发展趋势  

摘要： 随着我国科学技术的不断发展,机器人控制技术越来越成熟,不仅在位置和力矩置的控制控制技术上有了显著的提高,同时在智能化的控制上也越来越成熟,智能机器人越来越多的应用到了人们的日常生活工作中,基于此,本文介绍了机器人控制技术的特点,探讨了智能机器人在人们生活中的应用趋势。

关键词： 视觉伺服   轨迹规划   图像雅克比矩阵   工业机器人   轨迹跟踪控制  

摘要： 由于核燃料棒具有高辐射性,核燃料棒组装过程对人体伤害很大,核燃料棒组装需要实现自动化,采用工业机器人代替人工进行组装成为趋势。考虑到核燃料棒的细长结构和需要平稳精确组装的特点,本文在考虑到机器人运动平稳性的基础上,基于视觉伺服系统引导核燃料棒完成组装,提高核燃料棒的组装效率。为了将核燃料棒从来料位置抓取到相机视野范围内,首先需要对六自由度机器人进行运动学分析。本文通过建立D-H坐标系对机器人进行正逆运动学分析,并通过正运动学分析绘制了机器人工作空间。通过Matlab对机器人进行关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划,根据轨迹规划仿真曲线,选择最优关节插值算法,初步保证各关节加速度曲线连续。为了实现核燃料棒的自动化组装,采用基于图像的无标定视觉伺服方法来引导核燃料棒下端塞的运动。该方法采用眼固定于工作台的双目正交相机布局,选择图像空间的特征点和特征线作为图像特征,并对所需图像特征通过建立的MFC图像处理平台进行提取。通过采用自适应Kalman滤波方法在线估计图像雅克比矩阵来逼近手眼关系,将像平面空间图像特征偏差映射到机器人工作空间。通过MotomanMH5LS机器人模型,工业摄像机模型和Simulink模型搭建基于图像的无标定视觉伺服仿真平台,进行六自由度机器人无标定视觉伺服系统三自由度和六自由度定位仿真实验。为了实现基于动力学的视觉伺服系统,需对机器人进行定位和轨迹跟踪性能分析。对机器人通过拉格朗日法进行动力学分析,基于动力学模型设计PD控制算法、PD+前馈控制算法,并结合Matlab/Simulink和Adams两软件进行联合仿真,比较各算法的定点控制和轨迹跟踪控制性能,仿真结果表明PD+前馈控制算法能够实现机器人关节的轨迹跟踪性能。通过将基于图像的无标定视觉伺服系统与机器人动力学控制相结合,仿真验证PD+前馈控制策略对视觉伺服系统的影响。

关键词： 机器人   灭火   防爆  

摘要： 随着机器人在各领域的发展,灭火防爆机器人在消防领域应用优势也逐渐显现。本文对灭火防爆机器人的工作原理进行了研究,提出了使用热成像仪精确定位对火源点。并采用步进电机、齿轮传动、履带等实现机器人的避障和越障功能。提出了对燃烧物取样和分析的解决方案。

关键词： 灭火机器人   智能优化   传感器   控制算法  

摘要： 灭火机器人比赛场地中顺利完成灭火任务,需要依靠一套稳定、完善的搜寻火焰并有效熄灭火焰的路径。该机器人采用C51单片机为主控芯片,结合使用步进电机和火焰传感器来判断火源位置,利用超声波测距传感器与直流电机完成机器人的行走和自动避障等功能。在控制算法上,采用"左右手定则"和无火不入房的策略,提高了寻找火源的效率。实际应用表明,该机器人具有开放性好,快速、准确灭火的良好性能。

关键词： 人机交互设备   遥操作   虚拟预测环境   RANSAC算法   骨骼追踪  

摘要： 近年来,随着科技的不断进步,人类的空间活动逐渐频繁,各国都积极开展对深空和太阳系的一系列探索计划。由于太空环境十分恶劣,很多作业任务需要空间机器人去完成。然而由于空间环境的未知性和复杂性,机器人全自主式工作受到很多限制。基于人机交互设备的遥操作机器人系统安全稳定,具有广阔的应用前景。为了满足未来我国空间站的需要,本课题对遥操作机器人系统中的人机交互技术进行了深入研究,并研制开发了一套空间遥操作机器人地面实验系统,主要包括两种不同的人机交互设备(一个是基于Kinect,另一个是基于穿戴式数据手臂)、三维虚拟预测环境和人机交互软件平台等。该系统可以完成典型的空间遥操作作业任务,操作者在地面端使用人机交互设备能够准确地控制太空端的空间机器人,力觉和视觉的反馈增强了操作者的临场感,提高了工作效率。本课题的创新点在于：(1)在基于力反馈人机交互设备的空间遥操作机器人地面实验系统的机器人运动解算模块中引入了ROS(机器人操作系统)提供的KDL(运动学和动力学库),它是基于数值计算方法的,通过不断迭代,找到最合适的解。比传统的解析方法运算速度快,准确性高,稳定性好。KDL里的函数使用起来也简单方便。(2)三维虚拟预测环境涉及到对空间机器人、工作环境、目标物体和力觉反馈等进行建模,采用了3DS MAX和OpenGL相结合的建模方式对太空端场景进行了高度仿真。还设置了虚拟摄像头,可以从多个角度拍摄并显示虚拟预测环境。(3)从三维点云图中提取出目标物体。先根据HSL色彩特征,滤除非相关的离群点,再通过RANSAC算法(随机抽样一致性算法),从一堆包含“局外点”的三维点云数据中,通过迭代的方式,估计目标物体数学模型的参数,再与库中的模型进行匹配,最终得到目标物体的几何模型参数。(4)使用kinect对人体全身骨骼进行追踪,获取各个骨骼关节点的位置信息,再通过人体关节运动学的旋转矩阵计算各骨骼关节运动的角度。还设计了实时显示操作者骨骼动态图的交互软件。(5)计算手臂关节的欧拉角时引入了四元数的方法,把欧拉角转换成四元数后,只要进行四元数的乘法计算即可,简洁快速、非奇异表达。

关键词： 语音识别   机器人   控制技术  

摘要： 随着我国社会经济的发展,科学技术也得到快速的发展。其中语音识别技术作为及机器人控制的主要技术,也越来越受到社会各界人士的关注。本文首先对语音识别的机器人控制技术的概述及特点,以及对语音识别的机器人控制技术研究的必要性进行分析;进而对基于语音识别的机器人控制技术进行综述分析;最后对语音识别的机器人控制技术进行评价,以及给出结论和展望。以期为我国在语音识别的机器人控制技术的发展方面提供理论基础。

关键词： 水泥装车   机器人   轨迹规划   PLC   运动控制  

摘要： 针对国内水泥生产企业在袋装水泥装车过程中的工作环境恶劣、工人劳动强度大、生产效率低等问题,以及装车过程中的高速、重载、工作空间大等方面要求,提出一种新型袋装水泥装车机器人机构。在机构运动学、轨迹规划、动力学等理论分析的基础上,搭建了机器人控制系统,研究了机器人装车过程控制技术,开发了控制软件,实现了机器人自动装车过程控制。根据功能需求分析,提出了袋装水泥装车机器人整体结构方案及机械手结构,通过Solid Works软件建立机器人三维结构模型,确定了机构尺寸参数,研究了装车机的整体运动方案和机械手部分的运动规律,进行了机械手运动学分析,得出运动学正逆解模型。以高速、平稳运动为目标确定了机械手运动方案,进行了机械手运动轨迹规划。基于关节空间和直角坐标空间轨迹规划方法,以及多项式插值法对运动轨迹进行规划,得到机械手运动过程中各关节的驱动函数,并通过MATLAB软件进行仿真,分析了方案的合理性。基于拉格朗日方程建立了机械手动力学模型,利用ADMAS软件进行了机械手运动过程中动力学仿真,分析各关节转矩变化情况,并进行了伺服电机选型。针对在机械手运动过程中出现的因轨迹变化产生的电机转矩变化的问题,提出了配置飞轮的解决方案,有效提高了伺服电机控制的稳定性。基于上述理论分析,进行了装车机械手控制系统硬件组态,搭建了基于三菱Q系列PLC+Motion CPU模块的控制系统。研究了8轴联动的运动控制、连续轨迹控制和数据传输等技术,开发了装车机器人控制程序,实现了装车机整机控制。该研究成果对水泥装车过程中减小劳动强度、改善作业环境、增大工作空间、提高作业自动化水平等方面具有重要意义。