机械臂在轨精细操作

随着空间作业任务的复杂性不断提高,对空间机械臂的工作精度、灵活性和自主性都提出了更高的要求。燃料耗尽和器件损坏是造成卫星等航天器失效的主要原因,对燃料单元或损坏器件的及时更新能有效提高卫星等航天器的服役年限,因此单元更换是空间遥操作的主要任务。为了满足任务的要求,在传统基于关节空间的RRT算法上提出了基于工作空间的RRT算法,使末端关节可以保持水平,同时通过Kinect获取目标和障碍物的位置信息,利用包围盒方法给出障碍区间,使机械臂自主安全的完成空间单元更换的任务。     

工作空间限制下的机械臂路径规划方法

很多国内外的学者都对机械臂的工作空间进行了研究,提出了很多不同的方法。蒙特卡洛算法是一种较为广泛的方法。这种算法产生的点云式工作空间表示,很难应用于类似于路径规划这样的任务。针对这种问题,提出了工作空间限制下的路径规划方法。首先对环境空间进行离散化,使用机械臂逆运动学确定工作空间。这样得到的工作空间可以用小正方体及其顶点的数据结构表示,非常容易应用改造后的快速搜索随机树（RRT）算法。最后,与蒙特卡洛算法和标准RRT算法的对比实验证明了所提出方法的有效性。     

一种面向虚拟维修的快速碰撞检测方法

针对虚拟维修中碰撞检测的自身特点,提出一种基于空间均匀网格的层次包围盒算法,该算法首先使用空间划分剔除不必要检测的物体,再通过层次包围盒法准确地找出相交的物体。文中给出了层次包围树的构建方法、空间划分方法,并且采用哈希数据结构和同步深度遍历方法加速了检测的速度。最后在CATIA/CAA平台上实现了该算法,验证了算法的实时性能。     

行星采样机械臂的轨迹规划研究

为行星采样机械臂做轨迹规划,先根据D-H法建立机械臂的运动学模型,对其进行了笛卡尔空间直线插补和圆弧插补两种轨迹的规划,并在Matlab中进行了运动仿真。然后基于MFC和OpenGL设计一种针对采样机械臂的运动仿真程序。最后结合一种运动控制器进行直线插补和圆弧插补的轨迹规划的实验。实验结果表明,采样机械臂的实际运动轨迹与运动仿真程序中的轨迹一致,对其进行的正、逆运动学分析和轨迹规划是正确的,为行星采样机械臂的轨迹设计和分析提供了参考依据。     

串联机械臂运动控制系统设计

由于加工装配的累积误差,驱动控制,机械臂的柔性变形以及实际工作环境中振动等因素的干扰,导致无法准确获取机械臂的运动学模型和动力学模型,导致机械臂实际的运动性能与期望的高精度运动性能相比出现较大的差距。针对上述问题,文中通过研究串联机械臂轨迹优化算法,设计了一套简单且实时性的机械臂控制变量补偿系统,以减少甚至消除机械臂的运动学误差。这一技术的实现,将对提高装备制造业中机械臂运动精度关键技术的发展起到推动作用。     

多自由度机械臂人脸素描算法研究

为了完成基于多自由度的机械臂人脸素描,实现精确的空间点对点映射控制,提出素描绘画算法.该算法由改良型的神经网络算法和人物图像矢量化算法组成.该算法通过合理分解目标空间,严格选择采样点,在保证精度的情况下,具有实用性强,计算量小的特点,可适用于大量嵌入式平台.这保证了机械臂入脸素描的快速性和通用性.     

四自由度模块化机械臂运动学建模

首先根据四自由度(MT-R)模块化机械臂的结构特点和运动学约束,利用D-H算法对机械臂进行表示和建模,得到了以关节角度为变量的正运动学模型。利用矩阵逆乘的解析法求解机械臂逆运动学的完整解析解;最后通过仿真和实验验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性。验证结果为机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划提供了理论依据。     

机械臂双目视觉系统内外参高精度标定

在空间站机械臂中,双目视觉系统作为其重要组成部分,能够引导机械臂自主完成对目标的定位和捕获。内外参标定技术是双目相机高精度获取合作目标位置、方向等运动信息进而进行三维重建的首要前提和重要保障。文中提出了一种基于光束法平差算法的双目视觉系统内外参标定技术,采用三维靶标场作为标定目标,并将高精度测角设备经纬仪作为精测基准,通过坐标转换解算分步得到相机的内、外参数。实验表明,该方法标定的相机内参重投影误差小于0.5个像元,外参测试误差为±0.19 mm,有较高的测试精度和鲁棒性,为机械臂实施视觉闭环自主捕获合作目标提供可靠依据。     

串联机械臂及视觉控制探究

本文从串联机器人和视觉技术的应用方面,对机器人如何通过视觉完成复杂的包装工作进行探究.     

欠驱动柔性机械臂的动力学建模与控制

针对欠驱动柔性机械臂建模、控制困难的问题,文中采用在第一关节安装轻质弹簧的方法来表示机械臂的柔性,从而得到柔性臂的简化模型。将其应用到两连杆欠驱动柔性机械臂中,建立欠驱动柔性机械臂的系统模型,并利用拉格朗日函数法,对该系统进行动力学建模。同时通过构造基于系统能量和驱动杆状态的李雅普诺夫函数,设计该欠驱动柔性机械臂系统的控制律。最后,使用Matlab对该系统及所设计的控制律进行数值仿真。仿真结果表明,所构建的动力学模型以及设计的控制规则具有良好的有效性,且同时具备响应速度快、控制输入小的优点。     

基于LabVIEW的机械臂分拣系统设计

为了解决传统分拣过程中效率低下的问题,文中采用LabVIEW设计了机械臂分拣系统,通过将不同位置、形状的目标进行分拣,并在PC端获得对目标的统计信息,利用LabVIEW读取目标信息数据,通过判断选出合适的数据组,并将其转化为串口通信指令发送给机械臂控制板,解析指令后按步骤完成分拣操作.实验结论显示,系统上位机可同步显示...     

Detailed computer analysis of LSA operation in CW transferred electron devices

In the first part of the paper the importance of the microwave circuit parameters on the attainment of LSA oscillation in ideal uniform devices is investigated. It is shown to be desirable for the circuit to have high-dynamic impedance. In consequence stray capacity at the device, due to the device configuration or to the mounting arrangement, is to be avoided. The existence of a capacityCin parallel with the cold-device capacity C0effectively raises the lower limit for LSA operation ton/f > 2 times 10^{4}[(C+C_{0})/C_{0}]. In the second part of the paper devices with typical doping and mobility profiles are considered to operate in circuits with low-dynamic impedance as well as in circuits with high-dynamic impedance. The results presented show that the LSA operating efficiency can be very sensitive to certain inhomogeneities, notably doping ramps of order 12½ percent and high-resistivity regions at the cathode contact. The efficiency degradation is, however, very dependent on the circuit in which the device is operating. Finally it is shown that the efficiency of a CW device may be raised by several percent in some cases by compensating for the mobility profile with a suitable doping gradient.     

机械手臂转角自动控制器设计与改进

机械手臂的诞生具有解放生产力的现实意义,机械手臂转角控制格外重要,因而,采用PID控制设计机械手臂转角自动控制器。所设计的自动控制器具有四个自由度,由PLC、步进电机和SH-215B步进电机驱动器组成,步进电机驱动器从PLC中接收转角命令,转角命令中蕴含的定位信息由步进电机中BCE58K20增量式光电编码器给出,进而控制机械手臂转角动作。PLC在使用普通PID控制下,积分控制环极易超调,采用模糊技术将普通PID控制模糊化,借助分离技术降低积分超调对机械手臂动作的影响,提出模糊分离PID控制。实验结果表明,与采用其他控制策略的自动控制器相比,采用模糊分离PID控制的自动控制器自由度更加灵活。     

Chemical mechanical planarization operation via dynamic programming

In this paper, the impact on non-planarization index by the down force and rotational speed during a SiO₂ or Cu CMP process was investigated. Since the magnitudes of down force and rotational speed have limits, we choose the dynamic programming approach because of its ability to achieve constrained optimization by the down force and rotational speed. The duration and the amount of input were computed based on the chemical mechanical polishing model by Luo and Dornfeld [J. Luo, D.A. Dornfeld, IEEE Trans. Semiconduct. Manufact. 14(2) (2001) 112-132.] when the other parameters were fixed. Experiments done for blanket wafers based on dynamic programming operation and conventional constant removal rate operation was compared with each other. The non-planarization index could be improved consistently by dynamic programming operation versus constant removal rate operation. The improvement ranges from 2% to 39% improvement over the base recipe of constant removal rate in all experiments as shown in Table 3 and Table 6. The thickness removal error is consistently smaller by constant removal rate operation versus dynamic programming operation in all experiments as shown in Table 3 and Table 6. To get the best performance of both planarization and thickness removal, it is recommended that planarization step and overpolish step in SiO₂ and Cu CMP should use different mode of operation, i.e., dynamic programming operation during planarization step for minimizing non-planarization index and constant removal rate operation during overpolish step for minimizing thickness removal error. The incremental time calculation for eliminating thickness removal error during overpolish step can be done using the thickness error and removal rate derived from Luos’ removal rate model based on constant wafer pressure and platen speed at the end of planarization step.Our contribution is a new approach for CMP. Standard CMP uses constant removal rate operation in both planarization step and overpolish step. Our new approach uses dynamic programming operation during planarization step and constant removal rate operation during overpolish step.     

基于机器人与激光传感器的点云快速拼接

三维激光扫描技术作为一种快速获取物体表面模型的技术,具有采集速度快,无需接触测量目标等优势。介绍了一种工业机器人结合三维激光扫描获取点云数据的系统的搭建方法,通过激光器获取得到点云数据,然后利用机器人给出的四元数得到两组点云之间的刚体变换关系使两组点云数据统一到相同的坐标系下,完成点云数据的快速拼接,方法简单快速,不受被扫描物形状大小的限制,可实现被测物的快速扫描及点云数据的快速拼接。     

码垛机器人机械臂仿真控制系统设计与实现

随着科技的飞速发展,企业的生产能力大幅提高,传统的人工码垛已经不能满足企业对物流的需求,码垛机器人技术应运而生。高效率的码垛能够大大节省物流时间,提高工作效率。系统利用四轴码垛机械臂仿真控制软件实际控制一台小型的关节型四轴码垛机械臂。机械臂利用舵机作为执行元件,DSP作为控制器控制舵机运动。仿真控制软件根据规划的路径计算出码垛过程中舵机运行的角度,通过串口通信将角度数据传递给DSP,DSP控制舵机的运行并带动码垛机械臂实现码垛功能。     

基于Kinect体感器的康复机械手臂系统算法设计与实现

设计实现一种新的机械手臂康复系统。利用Kinect体感器获取人体右肩、右肘和右腕3个关节的三维坐标,计算得出所需控制参数。建立体感器与机械手臂之间通信机制,通过数据反馈调整所需控制参数。实现多自由度同时协调运动的康复型机械手臂控制方法。实验表明,该系统控制下的机械手臂能够平滑无明显停顿感地模仿人类手臂的自然动作,提高患者使用时的舒适度,增强康复效果。