视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台开发

开发了一种视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台,整个平台由执行系统和图像处理系统组成。执行系统即机械臂本体,分为关节执行机构与手臂执行末端;图像处理系统通过摄像头遍历工作区域采集目标物图像及位置信息,计算机接收到图像数据后,进行坐标转换与目标识别处理,再将控制指令传输至机械臂,控制机械臂关节与末端的运动以完成目标物的抓取及搬运任务,至今该平台已使用两个学期。实践表明,该平台搭建方便,操作步骤与知识点易于理解掌握,适于全校各专业学生学习,可以有效调动学生的学习积极性以及培养其深入思考能力,激发学生的创新思维。     

基于智能平面搜索的四轴机械臂避障规划

提出一种智能平面搜索算法,用于解决四轴机械臂规避障碍物的路径规划问题。该算法将人工智能理论与平面几何学相结合,通过栅格化四轴机械臂的关节空间,预先确定障碍物区域,再自动搜索避障路径的编号序列,规划出四轴机械臂运动的关节坐标值序列。仿真结果表明,该规划算法能快速有效地实现四轴机械臂在X—Y平面内的二维避障,具有较强的稳定性与工程实用性。     

数字孪生虚拟仿真平台在开放教育远程实训教学中的运用研究——以Smart智能机械臂为例

开放教育是贯彻落实《面向21世纪教育振兴行动计划》,实施“现代远程教育工程”的重要组成部分，虽然其理论教学和课程建设已较为完善，但由于实训条件受限，实训教学发展相对缓慢，难以满足现代开放教育人才培养需求。文章以Smart智能机械臂物理模型为研究对象，详细描述了Smart智能机械臂数字孪生虚拟仿真实训平台的构建、设计流程和应用。实践表明，数字孪生虚拟仿真实训平台突破了传统实验实训教学的时间和空间限制，为开展立体式、多元化职业技能教育培训，创新开放教育远程实训教学提供了新的思路。     

基于ROS的机械臂在线实验系统设计北大核心

针对“机械原理”课程的在线实验教学,文章以ROS平台为依托,设计了机械臂在线实验系统。该系统由Windows软件客户端、ROS主机和六自由度机械臂、实验台及实验装置构成。其中,客户端软件基于ROSBridge协议,用Python语言编写,实现了人机交互及发送障碍物信息和目标位置信息,ROS主机接受到信息后控制机械臂运动并避障,通过远程控制机械臂,结合视频监控和实验数据读取来完成实验。文章在实验室环境采用安诺机器人进行了综合测试,结果证明该系统的设计完全可行。     

基于MATLAB与ROS的机械臂虚实结合实验平台

文章利用MATLAB图形用户界面功能,将机械臂的建模、运动学、动力学、运动控制算法和实时仿真集成到虚拟仿真软件中.并在机械臂仿真实现基础上,通过ROS网页交互功能连接真实机械臂,开发出机械臂远程控制实验平台.最后,通过UR3机械臂的远程控制验证了该实验平台的可行性.以虚拟仿真软件进行机械臂仿真,是对"机器人学"课程理论...     

基于数字孪生的智能装配机械臂实验系统

依托智能工厂流水线实验装置,构建了智能装配机械臂数字孪生实验系统,包括机械臂物理装置、机械臂虚拟实体、虚实映射模块、数字孪生数据库及实验教学界面软件等组成部分,提出了一种基于多模型融合的数字孪生系统模型集成方法。该系统可应用于智能制造相关本科专业的实验教学,多个实验教学案例表明了数字孪生实验系统的有效性。     

基于虚拟空间三维体素—语义地图的机械臂任务规划

任务规划算法是机械臂在未知环境下具备抓取能力的基础,为此提出一种基于三维体素—语义地图的机械臂虚拟空间任务规划方法。在获取完整点云场景的基础上,利用基于掩码区域的卷积神经网络实现目标检测与实例分割,构建由三维点云、语义信息、三维计算机辅助设计模型组成的体素-语义混合地图;优化A~*算法完成机械臂末端执行器最优路径规划,利用贝塞尔曲线完成轨迹优化;探究抓取不同几何体时的机械臂末端位姿,分解抓取、放置等复杂任务,形成基于语义驱动的空间任务规划。在虚拟空间通过仿真试验,表明了所提算法的有效性和快速性,同时该算法可支撑机械臂执行各种复杂的抓取任务,并提升机械臂的智能水平。     

二杆柔性臂动力学建模与控制

用Lagrange方程对二杆柔性臂进行了动力学建模，并且研究了压电智能结构的柔性机械臂的控制，以二杆柔性臂为例讨论了压电传感器/作动器的位置、数量、尺寸以及控制增益对智能柔性臂振动控制效果的影响，可以实时、有效地控制系统的弹性振动。     

基于STM32机械臂解魔方算法研究

针对双手臂智能机器人复原魔方这一难题,设计了一套快速解魔方系统。该系统由图像采集、图像处理和机械臂控制三部分组成。首先,利用android手机中的Droid Cam软件采集魔方图像并将该图像信息传送至PC端;然后,通过Lab VIEW软件提供的库函数对图像进行分析和识别,并将结果发送给STM32处理器;最后,通过层先法得到复原魔方的步骤并控制2个机械臂复原魔方。实验结果表明,本系统可智能恢复任意打乱的魔方,并且执行过程控制较为简单,性能稳定可靠。     

基于89C51单片机实现的注塑机机械臂控制系统

探讨了基于Atmel89C51单片机注塑件夹取机械臂的控制系统。该系统具有友好的人机界面,能使操作员轻易地定义机械臂的动作过程,实时显示机械臂的工作状态,并有一定的权限管理功能,使机械臂的易用性达到一个新的高度。     

虚实结合的低成本开源机器人实验教学平台

虚实结合的机器人实验教学平台可充分发挥仿真和实体机器人的优势。采用的实体机器人多为品牌机器人，存在成本高、占地大、上手慢、开放性差等问题。将虚实结合方案和低成本开源方案相结合，设计一种基于Matlab低成本开源机械臂的机器人实验教学平台。通过逐步实现机械臂对工件的抓取，加深学生对机器人学中关键知识点的理解。设计并实现单个定时器的6舵机同步驱动方法、基于标志点的简易手眼标定方法以及几何法的快速逆运动学计算方法，进一步提高运行效率降低经济成本。实验结果证实了机械臂抓取方法的有效性。平台具有成本低、便携、上手快、完全开源等特点。     

一种井下救援机械臂的运动学仿真分析及实现

针对矿井狭小隧道救援的难题,提出一种六自由度救援机械臂。采用六轮矿难救援机器人平台搭载该机械臂,设计了机械臂的连杆结构形式,利用Denavit-Hartenberg方法建立了该坐标系的六自由度机械臂运动学方程,采用MATLAB对机械臂的运动学模型进行了仿真。仿真结果表明,救援机械臂的连杆结构参数合理,满足稳定运动的运动学要求。     

基于自适应控制的机械臂远程实验系统

介绍了国内外远程实验的发展与现状，分析了机械臂远程控制实验系统的体系结构和系统组成并讨论了自适应控制算法的应用，提出了基于自适应控制的机械臂远程实验控制系统的解决方案。     

意念真能写出字!

前段时间,"天津95后大学生脑电波操控机械臂写福字"的视频冲上微博热搜,科技与传统的结合催生了新年俗,新科技为新春添增了新色彩。来自天津大学的刘洋和罗睿心研制出一款多脑协控机械臂系统,取名"哪吒",该系统可用两个人的脑电波共同操作智能机械臂。实验室里,两位同学戴好布满电极的脑电采集帽,面对屏幕上的视图书写板,共同想象着一个汉字,集中注意力,他们的脑电信号被电脑捕捉并转化为指令,握着毛笔的机械手臂在红纸上一笔一画地写出"福"字。这是世界上第一次采用多人协同方式脑控机械臂、用意念"写"出汉字。     

排爆机器人机械臂运动控制研究

针对如何控制排爆机器人机械臂运动,结合运动学方程,设计了机械臂运动的控制系统。该系统采用嵌入式工控计算机进行上下位机的通信控制,提高了控制系统的可靠性;将DirectX技术中的DirectInput及DirectShow 编程运用于机械臂的控制,使得控制策略更加灵活有效;运用推力稳定的电动推杆结构,实现了四自由度机械臂的平稳伸缩;采用三电机驱动的夹钳式手爪可实现大夹持力抓取。机械臂抓取实验表明,该控制系统能实时、快速响应控制,靠近并准确抓取可疑目标物完成排爆任务。     

基于有限元的S拉臂式自卸装置多目标优化设计

以有限元理论为基础,应用有限元仿真软件建立S 拉臂式自卸装置有限元模型,联合多目标优化软件工具,应用遗传算法对拉臂的结构进行优化,得出在工程可行性约束条件下的拉臂设计方案,以提高拉臂性能。对比原始设计、优化结果,发现多目标优化是一种行之有效的改善拉臂设计的方法。     

机械臂控制系统仿真实验设计

利用Matlab/Simulink软件设计机械臂控制系统仿真实验,包括机械臂模型、轨迹规划、逆动力学控制和运动学。以两自由度机械臂为研究对象,根据动力学方程建立机械臂模型。采用5阶多项式进行轨迹规划,并采用逆动力学进行机械臂的控制。通过运动学获取各个关节的位置坐标,动态的显示机械臂的运动过程。该仿真实验能够加深学生对机器人动力学、运动学和控制等理论的理解,有利于培养学生的实际编程能力,激发学生的学习热情。     

柔性机械臂的线性二次型最优振动控制

依据柔性机械臂动力学模型建立了控制模型及状态空间方程的一般形式,并将线性二次型最优理论应用于柔性机械臂的振动控制.介绍了线性二次最优控制中加权矩阵的作用,讨论了加权矩阵对控制系统的影响,依线性二次型最优控制理论,用Matlab数值仿真比较了柔性机械臂的振动控制效果,仿真结果表明,柔性机械臂的弹性振动得到有效抑制.     

应用型本科高校工业机械臂虚拟仿真教学实践研究

结合机器人工程专业虚拟仿真实验教学,探讨了传统工业机械臂实践课程的弊端,从而构建工业机械臂虚拟仿真实验课程体系,利用现代信息技术,建设适应高等教育发展规律,提高实践教学效果的虚拟仿真"金课".通过对实验基本操作和基本技能的学习和训练,培养学生严格、认真和求实的科学态度以及正确观察和分析问题、解决问题的能力,最终提高人才培养质量.     

五自由度机械臂三维建模与仿真实验平台的构建

利用Z-Y-Z欧拉旋转法对五自由度机械臂进行了正运动学分析和逆运动学的求解,以控制机械臂在关节空间和笛卡尔空间中的运动。为能够简便地验证运动学分析的结果和避免给实体机械臂发送不恰当的指令,以Qt Widgets为开发框架,利用OpenGL图形程序接口建立了五自由度机械臂三维仿真实验平台。该系统能较好地反映机械臂的运动,实时执行目标抓取,对机械臂运动学的研究和教学起到了促进作用。