基于VCM的自适应越障机器人优化设计

虚拟运动中心(VCM,Virtual Center of Motion)机构实质上是一种少自由度的功能机构,根据VCM机构的特点,将其应用到被动式自适应越障机器人的设计中,提高了机器人越障性能.通过分析VCM位置与前导轮轮心的位置关系,优化了前导机构的结构参数.利用VCM的特点简化了前导机构的静力学模型,通过量化的对比分析了悬挂在前导机构的弹簧在改善机器人整体力学性能中的作用,并优化了弹簧的安装位置.试验中优化后样机可以平稳的翻越约2.1倍轮子直径高的竖直台阶障碍,并且可以连续攀登单阶1.27倍轮子直径高楼梯和自适应各种复杂地面.     

自由漂浮空间机器人点到点避奇异运动控制方法

针对具有冗余机械臂的自由漂浮空间机器人（Free Floating Space Robot, FFSR）点到点避免奇异性规划和控制问题,提出了一种冗余FFSR的点到点避免奇异控制方法。首先,该方法基于离散状态依赖李卡提方程（DSDRE）控制器设计方法,利用FFSR的动力学和运动学方程实现了FFSR系统方程的伪线性重构;然后,基于伪线性重构系统及DSDRE状态调节器设计方法实现了FFSR的关节角速度和末端位姿的同时跟踪控制;其次,根据跟踪控制器对FFSR广义雅克比矩阵（GJM）行满秩的设计要求,定义FFSR的奇异性判别依据,构造了避奇异约束函数;再次,由于冗余FFSR系统具有多逆运动学解特点,考虑关节角及关节角速度约束,结合避奇异约束函数设计了FFSR的期望轨迹在线规划器,进一步将设计的跟踪控制器与规划器相结合提出了冗余FFSR末端点到点避奇异运动控制方法。最后,为验证所提方法的有效性同时考虑简化计算,采用平面4连杆FFSR模型进行数值仿真,仿真结果表明所提点到点避奇异运动控制方法能够有效实现冗余FFSR系统的点到点避奇异运动。     

层压型高弹材料及在机器人装配中的应用

在机器人实现自动装配过程中，为吸收系统中存在的位置和角度误差，促进装配过程的顺利进行，常采用柔顺装置，在该装置中，弹性件是关键元件。本文采用金属和非金属相结合，制成一种弹性杆，可作为该装置的弹性件。文中介绍了该弹性杆的层压型结构及其制造方法，分析了该杆的轴向压缩弹簧刚度和横向剪切弹簧刚度的计算方法，讨论了影响该杆性能的主要因素。本文应用该弹性杆组成了柔顺装配工作台，经性能测定和装配试验，效果良好。最后，介绍了该工作台主要性能参数的测定方法和结果。     

基于FNN机器人擦洗玻璃的主动柔顺控制研究

综合运用了神经网络、模糊理论，详细分析了力反馈和主动柔顺控制的特点，首次提出了“力／位并环控制”的新策略，建立了相应的神经网络结构，利用基于知识的模糊规则实现模糊粗校正，消除明显的干扰信号；再利用神经网络特点将力／位有效综合，并直接输入机器人位置伺服系统，实施了力／位并环控制。并在ＡｄｅｐｔＴｈｒｅｅ精密装配机器人上进行了难度极大的擦洗平面玻璃的实验，有效地将力控制在８±０．５Ｎ的理想范围内，取得了满意的效果。     

NAIWR－1智能两足步行机器人模糊自适应控制研究

本文对模糊控制、自适应控制和ＰＩＤ控制进行了综合研究，实现了自行研制的ＮＡＩＷＲ－１智能两足步行机器人的模糊自适应ＰＩＤ控制，并用模糊递阶协调方法进行关节到位协调送数，成功实现了两足步行机器人的稳定行走     

自动化钻孔系统柔性控制

针对飞机柔性装配中的壁板精确制孔问题,提出了采用工业机器人与末端执行器柔性自动化协同控制的钻孔的系统方案,实现了对飞机壁板的自动化精确制孔任务。柔性自动化钻孔控制软件系统健壮、开放性好、集成度高、钻孔效率达3～4个/min。所以,采用工业机器人钻孔系统柔性自动化控制能够满足飞机工业对精度、产量、柔性、成本等诸多要求。     

机器人柔性钻孔控制系统的设计与实现

针对飞机柔性装配的需要,在具体分析机翼钻孔流程的基础之上,提出一套基于工业机器人的柔性钻孔控制系统。该系统采用工业机器人集成多功能末端执行器的工作方式,并开发出具有精度补偿、姿态自适应调整和运动控制等功能的软件包。实验证明,该系统能有效提高机翼钻孔的质量和效率,满足其装配需求。     

工业机器人D-H运动学参数分步辨识方法

针对工业机器人运动学参数辨识过程中的角度误差易淹没在数量级较大的位置误差中的问题,提出一种快速有效的分步辨识方法。首先构建机器人Denavit-Hartenberg（D-H）运动学模型,其次给出参数辨识两步误差模型,最后进行机器人运动学参数辨识试验。借助激光跟踪仪进行外部测量,通过3种试验方案对比,验证了基于两步误差模型的机器人运动学参数辨识方法的正确性和有效性,且辨识精度具有一定优势。将辨识参数代替机器人原有运动学参数,进行碳纤维薄板钻孔加工,加工孔的位置度由3 mm提高到1 mm以内。     

四足机器人智能交互控制研究

针对四足机器人在辅助作业背景下,通过远程遥控或地面站控制难以满足人机灵活交互需求的问题,在研究实现四足机器人基本步态控制基础上,结合无线定位和激光雷达感知环境赋予机器人避障和人员跟随功能,采用Openpose姿态识别方法,通过视觉传感器进行人机交互,实现不同姿态对机器人基本运动行为和跟随任务的控制,并基于ROS系统开展不同环境条件下交互识别和控制效果测试,姿态识别速度为20帧/s,理想环境下准确度大于90%,机器人反应时间小于1 s。     

飞机起落架机器人焊接工艺研究

针对飞机起落架组件的制造,研究了全自动弧焊机器人在飞机起落架组件上的焊接工艺,主要从3个方面进行了试验研究:首先采用板料对接试验摸索出较为合理的规范参数;其次按照摸索出的焊接规范参数进行零件模拟件的焊接;再次对接头进行了拉伸和冲击韧性试验,并对接头组织进行了金相分析,最后得出试验工艺过程满足起落架组件焊接工艺的要求,并生产出合格的起落架组件。