基于力觉和视觉的双机器人协作研究

发布时间：2017-06-18 15:07

  本文关键词：基于力觉和视觉的双机器人协作研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统工业加工技术相比,机器人具有智能化、灵活、高效等特点,多机器人协作作为机器人作业的重要分支,协作水平的高低直接决定了作业的质量和效率。为提高机器人协作的智能化水平,可以通过引入力觉信息和视觉信息来提高机器人的感知能力,并对机器人加工路径进行合理的轨迹优化。本论文以机器人平面加工为例,对基于力觉和视觉的双机器人协作进行了研究。介绍了双机器人协作的背景及研究现状。针对多轮廓零件的机器人加工路径优化问题,提出了一种基于改进遗传算法和最小外接三角形法的机器人加工路径规划新方法,采用基于改良圈的遗传算法优化任意选择的走刀路径,得到轮廓加工序列,而最小外接三角形法对该轮廓序列动态寻找各轮廓入刀节点,构建走刀路径,经过反复迭代,得到了一条优化的走刀路径,仿真结果表明,所提算法可有效构建机器人走刀路径,缩短空行程。在力觉阻抗控制算法的基础上,以铣削加工代木为例,通过正交试验建立了加工力模型。对双目视觉原理进行了介绍,完成了机器人手眼标定,并针对视觉追踪问题,在传统卡尔曼滤波算法的基础上,结合遗传算法,提出了改进的卡尔曼滤波算法,以使得机械手追踪目标物体更加的精准。最后,对机器人协作的耦合、叠加算法进行了分析,并针对双机器人的动态空间平面加工问题,提出了基于力觉和视觉的双机器人协作混合算法,通过合理规划力觉控制算法和视觉控制算法在双机器人协作中各自起到的作用,来增加双机器人协作的智能化水平,并进行了双机协作的仿真分析,以及根据现有的实验加工条件,在双机器人协作理论研究的基础上,进行了相关实验研究,如力反馈对比实验、视觉追踪实验、双机器人平面加工实验,从而验证了所提算法的可行性。
【关键词】：双机器人协作 力觉控制 视觉控制 改进的卡尔曼滤波 轨迹规划
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 双机器人协作概述9-12
• 1.2.1 机器人力控制概述10
• 1.2.2 机器人视觉伺服技术概述10-12
• 1.2.3 双机协作运动12
• 1.3 国内外机器人协作研究现状12-16
• 1.4 本课题的来源及研究的主要内容16-17
• 2 工业机器人加工路径算法研究17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 机器人加工路径规划17-24
• 2.2.1 问题描述17-18
• 2.2.2 机器人加工路径优化算法18-21
• 2.2.3 仿真结果比较分析21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 机器人辅助加工力学模型研究25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 六维力传感器的构成及工作原理25-27
• 3.3 力控制算法研究27-33
• 3.3.1 力反馈控制算法27-30
• 3.3.2 主切削力参数确定30-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 双目视觉追踪算法研究34-52
• 4.1 引言34
• 4.2 双目视觉系统构成及数学模型34-45
• 4.2.1 单摄像头的标定35-37
• 4.2.2 双目立体视觉原理及标定37-44
• 4.2.3 立体匹配和三维重建44-45
• 4.3 机器人手眼标定45-48
• 4.3.1 手眼标定原理45-46
• 4.3.2 手眼标定实验46-48
• 4.4 基于卡尔曼滤波器的控制算法48-51
• 4.4.1 卡尔曼滤波器的基本原理48-49
• 4.4.2 基于遗传算法的卡尔曼滤波算法49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 基于力觉和视觉的双机器人协作仿真与实验研究52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 双机器人协作算法分析52-55
• 5.3 基于力觉和视觉的混合算法研究55-56
• 5.4 仿真分析56-57
• 5.5 相关实验研究57-61
• 5.5.1 力铣削实验58
• 5.5.2 视觉追踪实验58-59
• 5.5.3 基于力觉和视觉的双机器人协作实验59-60
• 5.5.4 实验结果分析60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文、专利70-72

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1 杨朝虹;张海珠;;机器人技术的应用与发展[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

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1 冬冬;看看自动化机器人在包装业中能起多大作用[N];中国包装报;2005年

2 莽九晨　周之然;有感“机器人道德法”[N];人民日报;2007年

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9 孙潜彤;新松公司：在机器人研发领域显身手[N];经济日报;2008年

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