基于残差BP神经网络的6自由度机器人视觉标定

基于视觉伺服控制的机器人手眼标定和逆运动学求解一直是视觉伺服领域的核心问题。随着应用场景的逐渐复杂,传统手眼标定方法已无法满足需求;随着网络深度的增加,单一BP神经网络逆运动学求解算法的误差趋于饱和甚至变大,无法进一步提升网络性能。针对以上问题,本文将手眼标定和逆运动学求解融合为拟合目标图像坐标到机器人各关节角之间的映射关系问题,提出了一种残差BP神经网络算法。使用多个残差网络模块的方式加深BP神经网络的深度,残差模块的输入信息可以在网络内跨层传输,较好地解决了因深度增加网络模型容易产生梯度消失而无法提升网络性能的问题;通过6自由度机器人雅可比方程对逆运动学解的空间进行划分,确定了8个独立的区域,基于独立区域方法对训练数据进行处理,从而避免了多自由度机器人逆运动学多解对网络学习的影响,网络训练精度提升了2个数量级,训练速度提高了2倍。在REBot-V-6R型6自由度机器人输送线分拣系统中进行二维平面抓取和三维实物抓取实验,实验结果验证了该方法的准确性。结果表明,该方法比1层BP神经网络、3层BP神经网络、5层BP神经网络的训练精度分别提高了4个数量级、2个数量级、5个数量级,测试精度提高2个数量级;与传统标定方法相比,本文方法节约了逆运动学求解过程的计算成本,抓取位姿精度提高了1个数量级。     

基于向量内积的机器人实时逆解算法

为提高6R机器人逆运动学求解算法的实时性,提出了一种基于向量内积变换的实时高效逆运动学求解算法.将复杂的矩阵方程转换为含有6个未知关节变量的10个纯代数逆运动学方程,并在方程的简化过程中引入符号运算预处理,避免了大量浮点运算带来累积误差.通过相关方程的优化线性组合,有效避免了5、6两关节变量求解时产生增根的情况,大幅提高了逆解算法的效率.试验结果表明,同等求解精度要求下该逆解算法相比于其他算法具有更强的实时性,得到精确的8组封闭解平均仅需0.014 ms,能满足机器人的在线控制要求.     

基于唯一域方法的机器人逆向运动学求解

针对机器人的逆运动学多解问题,提出一种基于唯一域求解的新方法。利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界,将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域;各唯一域的边界作为约束条件,将唯一域内的逆运动学求解转换为CMA-ES算法的有约束寻优;利用佳点集均匀分布性的特点,优化唯一域中CMA-ES算法求解的初始均值点。通过求6R工业机器人的逆运动学多解,阐述了该方法的应用,并以机械臂逆解数值法为参照,在钱江一号6R工业机器人和KUKA仿人机械臂上进行了2个仿真实验对比。仿真结果表明,本文所提方法在满足精度要求的前提下,平均求解时间更短。实验1中,CMA-ES算法求解一组逆解的平均速度约为5.1ms/次,数值法求解的平均速度约为7.5ms/次;实验2中,一组逆解的求解平均速度约为18.9ms/次,数值法求解的平均速度约为54.8ms/次;CMA-ES算法对两款机器人的位置跟踪精度均稳定在10-6mm数量级。     

基于向量内积的机器入实时逆解算法

为提高6R机器人逆运动学求解算法的实时性,提出了一种基于向量内积变换的实时高效逆运动学求解算法。将复杂的矩阵方程转换为含有6个未知关节变量的10个纯代数逆运动学方程。并在方程的简化过程中引入符号运算预处理,避免了大量浮点运算带来累积误差。通过相关方程的优化线性组合,有效避免了5、6两关节变量求解时产生增根的情况,大幅提高了逆解算法的效率。试验结果表明,同等求解精度要求下该逆解算法相比于其他算法具有更强的实时性,得到精确的8组封闭解平均仅需0．014ms,能满足机器人的在线控制要求。     

浅议六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真

近年来,智能化技术的不断发展,使工业机器人成为工业领域的研究热点之一,工业机器人需要在各种复杂环境下平稳运行,同时还要保证其轨迹规划的连续、光滑,只有这样才能提高工业发展水平。鉴于此,文章便对六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真进行研究,利用五次多项式来实现六自由度焊接机器人的轨迹规划,同时构建其运动学模型,通过MATLAB对其逆运动学问题进行求解,以此实现对六自由度焊接机器人的运动仿真。经仿真结果表明,采用上述方法不仅可使六自由度焊接机器人在运动过程中出现的加速不连续问题得到解决,而且其各关节的运动轨迹曲线也变得连续而光滑,能够对六自由度焊接机器人的轨迹规划效果进行直观检验,从而为工业机器人的轨迹规划工作提供了一种高效的方法。     

一般6R机器人的高精度逆运动学优化算法

为提高一般6R机器人逆运动学算法的精度和效率,提出一种基于符号运算和矩阵分解的优化算法。对6个基础逆运动学方程作变换,采用符号运算预处理得到14个逆运动学方程,避免大量浮点数计算累积误差。利用其中6个方程与关节变量3无关的特点,将目标矩阵从24阶降低到16阶,包含的关节变量从3个增加到4个。把一元16次方程求根问题转换为矩阵特征分解问题,并选取较高数量级的相关数据元素计算关节变量,进一步提高了算法精度。以一般6R机器人为例,求解结果表明,提出的算法能够得到具有任意期望精度的最多16组实数逆运动学解。     

农业轮式机器人PI鲁棒-滑模控制——基于RBF神经网络

农业轮式机器人机械多体系统朝柔性机器人方向发展,自由度越来越多,对应的结构也变得更加复杂,自动化和智能化水平越来越高,其动力学建模和实时控制难度增大。为提高机器人动力学建模效率,以通用性较强的具有6自由度机械臂的AMR果蔬收获机器人数学模型为研究对象,利用空间算子代数理论建立了轮式机器人O(n)阶效率的运动学和广义动力学模型。同时,利用Elman神经网络求解了机器人逆运动学问题,结合广义动力学模型和逆运动学模型,根据农业轮式机器人的特点,利用神经网络控制理论、PID鲁棒理论和Lyapunov稳定性理论,设计了一种6自由度机械臂的RBF-PI鲁棒-滑模控制算法,对机械臂末端进行心形轨迹实时追踪。最后,通过试验仿真,验证了本文提出的逆运动学理论、广义动力学模型和控制方法的合理性,为农业轮式机器人的研究提供了参考数据。     

基于OpenGL和MATLAB的五自由度采摘机器人动态仿真

为验证运动学分析的正确性,形象直观地反映运动过程,建立了基于OpenGL和MATLAB的采摘机器人可视化动态仿真平台。利用Denavit-Hartenberg方法建立了机器人运动学模型,得到了机器人的运动学正解。采用简化的反变换法求解机器人运动学逆解。采用SolidWorks建立机器人的三维模型,然后通过Deep Exploration将其转换成OpenGL所识别的cpp格式文件。基于VisualC++6.0与OpenGL的仿真平台,对机械手的运动学正解、逆解、抓取动作进行可视化仿真验证。并且利用MATLAB的Robotics Toolbox对机械手的各关节进行轨迹规划。仿真结果表明:D-H法建立的运动学模型反映了采摘机器人的真实运动情况,采摘机器人运动学正逆解正确。     

基于MATLAB的六自由度机械手的运动分析与仿真

针对串联六自由度机器手的仿真运动轨迹,根据DH参数法求解出机器人末端执行器的位姿矩阵表达式,求解出机械手运动的正逆解,对于多解问题给出优选函数。使用MATLAB Toolbox建立机械手运动模型模拟机械手的运动过程,验证机械手正逆运动学的正确性,为后续的分析、控制、优化提供运动学参考。     

基于速度逆运动学的六足步行机器人位姿闭环控制

六足步行机器人位姿控制系统是强耦合冗余非线性系统,对单腿速度逆运动学进行研究,建立六足步行机器人速度逆运动学模型,对六足步行机器人位置和姿态进行解耦控制。对机器人位置和姿态采用比例控制策略,建立机器人位置控制闭环和姿态控制闭环实现六足步行机器人位姿闭环控制。基于六足步行机器人平台,由MATLAB和ADAMS建立六足步行机器人仿真模型,并对六足步行机器人位姿闭环控制进行联合仿真,仿真结果验证了六足步行机器人位姿闭环控制方法的正确性。     

论焊接材料及工艺与铝合金焊接性能之间的联系

技术人员必须要对铝合金焊接材料以及焊接工艺进行合理的选择,找到焊接材料存在的共同属性,通过科学、合理焊接工艺的使用,提高焊接接头的性能。文章通过对铝合金焊接材料和焊接工艺选择的分析,研究焊接材料和焊接工艺对铝合金综合性能的影响力度,进而明确焊接材料和焊接工艺与铝合金性能之间的联系。     

灰口铸铁电弧热焊法补焊工艺的研究

文章分析了灰口铸铁的焊接性和常用的焊接方法,阐述了电弧热焊法对灰口铸铁进行补焊时的焊接工艺。     

不同材料的等离子弧焊接工艺要点浅谈

本文结合等离子弧焊接原理,具体介绍了高温合金、铝及铝合金、钛及钛合金、银与铂等金属材料等离子弧焊接的工艺要点及工艺参数。     

T型断续焊接变形的数值模拟研究

针对焊接较长工件时焊接变形对设备的实用性及其表面的美观性的影响,从焊接工艺、焊接顺序、构件定位和焊接参数分析了对焊接变形的影响,对焊前、焊中和焊后的预防方法进行了讨论,以T型焊接件作为仿真模型,围绕焊接顺序、焊接结构进行讨论,采用交错断续、并列断续焊接与连续焊接对比,结合实际方案采用不同的焊接顺序,对焊接过程的变形进行数值模拟,并分析了焊接后的残余变形,结果表明:交错断续焊接的变形量最小,连续焊接次之,并列焊接最大。可对实际焊接过程提供一定的参考价值。     

国内汽车焊接车间生产现状浅谈

从选料、生产工艺、生产线布置、先进生产方式等多方面介绍国内汽车焊接车间生产现状,对当前国内焊接车间生产水平做出评价,并对国内焊接技术进一步发展作了展望。     

FSC赛车车架焊接组合夹具设计

在传统的FSC赛车制作过程中,车架的制作过程中主要采用划线,人工定位,误差较大,焊接后变形严重,针对这种问题,设计和开发FSC赛车车架夹具,减小在车架制造中的误差,有效提高车架的焊接精度和各个组件的精确位置。     

点焊焊接分流案例分析

通过几个案例对生产现场因各种形式的焊接分流引起的脱焊问题进行分析并提出解决方案。     

不锈钢管的焊接技术

汽轮机润滑油系统油管道焊接是汽轮机专业焊接的一个重点.为了保证汽轮杌润滑油管道系统的清洁度及汽轮机主机润滑系统、调节保安系统安全可靠地工作,其材质全部由不锈钢组成,所以油管道安装的内在质量格外重要.总结出一套焊接组装工艺措施,提高了生产效能,满足了汽轮机油管的质量要求.     

X60螺旋焊钢管焊接工艺分析

对X60(L415M)钢级323.9mm×7.1mm螺旋缝埋弧焊接钢管内、外焊焊接、半成品氩弧焊,补焊工艺进行设计和探讨。     

焊接技术在车身修复中的应用

现代汽车车身修复的有效技术手段就是焊接技术,焊接技术和焊接工艺影响了车身修复的质量和效率。文章首先分析了车身的结构以及车身损伤情况,简要说明了目前的焊接技术,接着介绍了几类先进的焊接技术在车身修复中的应用,具体包括惰性气体保护焊、电阻点焊、激光焊。车身修复人员需要针对不同的车身材料以及焊接技术的使用范围,合理选择焊接技术和焊接工艺,促进修复工作有效进行。