为了提高工作效率并节约劳动力,设计了一种可执行装配任务的全方位装配机器人,此机器人能在实际工程中执行一些简单的装配任务。为提高机器人在执行装配作业任务时的装配精度,对其刚度误差进行分析。根据机器人的结构特点并结合旋量理论对并联机构各支链进行建模,推导出机器人的刚度模型。通过仿真分析得出了支链长度以及载荷对系统刚度的理论影响。结合实验测试对刚度矩阵进行修正,得出不同姿态下系统刚度引起的误差。详细分析误差的产生的原因,提出了减小误差的改进方案。

在飞机蒙皮锤铆过程中,锤铆参数是影响铆接质量的重要因素。为了研究双机器人自动送铆设备在铆接过程中铆枪的输入气压和冲击时间对铆接质量的影响,建立了ABAQUS仿真分析模型,采用Python脚本语言对ABAQUS进行二次开发,创建有限元仿真分析程序。通过对不同的输入气压进行有限元分析,得到不同冲击时间对应的墩头尺寸数据,通过比较,最终获得最佳锤铆参数。采用实验验证,结果表明,仿真获得的最优锤铆参数能实现较好的铆接质量,验证了仿真方法的可靠性。

为满足大型航空薄壁曲面工件的加工需求,设计了一种5自由度锤铆机器人。针对该机器人的特点,结合李群李代数及螺旋理论,建立并求解了其运动学模型;利用指数积公式推导出该机器人的雅可比矩阵,并使用刚度映射理论,求解出该机器人的刚度矩阵;运用有限元和Matlab仿真软件,对一般位姿与极限位姿下的末端变形量进行仿真验证,给出了该机器人在任务空间中随位姿变化的刚度分布图。仿真结果表明,与理论计算值相比较误差不超过10%,验证了所建立刚度模型的正确性和有效性,为后续工作路径优化提供了重要参考。

针对渐进最优快速扩展随机树(RRT*)应用于机器人路径规划中时存在精度低、环境适应性差等问题,提出一种基于稀疏节点与双向插值的RRT*改进算法。将目标偏向采样和稀疏节点法引入RRT*算法中,通过避免对局部区域过度的搜索,达到提高初始路径搜索效率的目的;借助三角不等原理思想,对初始路径中的冗余节点进行剔除,并基于双向插值方法对路径节点进行优化,以更短的时间获得次优路径。在多种仿真环境中的实验结果表明:相对于RRT*算法、Informed-RRT*算法和Q-RRT*算法,改进算法的初始路径规划效率提高了61%,次优路径规划效率提高了59%,且在多种环境下均具有很强的稳定性。最后,在实际的机器人路径规划实验中对所提算法的有效性进行了进一步验证。

设计一种气动打磨装置,用于修磨发动机叶片的微小缺口及损伤。为进一步研究打磨头在气压作用下的转速特性,明确不同气压下打磨头转速随时间变化的基本规律,应用流体力学理论及动网格技术对打磨头被动旋转进行数值模拟;基于数值模拟结果,采用Sigmiod变形函数,应用数值积分和插值法,得出打磨头转速关于气压和时间的数学模型。结果显示:该仿真能够有效模拟流场的实际状态,得到的转速数据与试验结果吻合,所建数学模型计算出的打磨头转速与实验值误差在10%以内,验证了该数值模拟方法的有效性和可行性。

全方位移动机器人具有在平面运动中的全向性,能够在狭小的环境中灵活运动。文章在分析了全方位机器人沿不同运动方向行驶时速度及加速度各向异性的基础上,对全方位机器人在无障碍平面中“点到点”的运动过程进行了研究,提出了两种三轮全方位机器人的运动规划方法,一种是无自转平移运动规划方法,另一种是平移与自转规划方法。通过仿真实验,对比了两种方法的运动时间以及行驶距离,仿真结果显示加速方法最多可以将行驶时间减小10.3%。两种新型运动规划方法具有各自不同的特点,合理利用这些特点可以实现机器人的快速避让。

螺栓角点提取包括螺栓六边形区域的提取、螺栓外轮廓线的提取、角点提取三个部分。在进行区域提取时采用动态阈值分割法,该方法避免了噪声和光照所带来的影响,它是一种通用型的区域提取方法。外轮廓线的提取需要像素精度到亚像素精度的转变。文中采用rammer算法来进行轮廓分割,用Tukey权重函数经过5次迭代来进行直线拟合,找到直线交点,即是螺栓角点。此实验采用的软件是HALCON,该软件的应用能够提升图像分析处理的效率,它能够提供丰富的函数库,其函数库可以由C、C＋＋和Delphi等多种编程语言进行访问。实验结果表明,采用该方法可成功地将螺栓地角点提取出来,而且该方法具有通用、快速以及准确等特点。