支持向量机(SVM)对机床刀具磨损阶段监测的诊断能力与其参数惩罚因子C和核函数参数g紧密相关,SVM参数的优化对其诊断精度影响很大。为解决人工选取支持向量机参数效率低、准确率不高的问题,提出一种细菌觅食算法(BFA)优化SVM参数的刀具故障诊断方法。将SVM的诊断准确率作为细菌觅食算法的优化目标,利用细菌觅食算法对SVM参数全局寻优,得到最优参数组合。实验结果分析表明,相对于传统的SVM,优化参数后的SVM对刀具磨损阶段的监测准确率至少提高了5%,验证了此方法的可靠性。

随着我国脑卒中患者数量不断增加,机器人技术在脑卒中患者康复训练中将被大面积运用,而康复机器人的轨迹规划能力将直接影响其使用性能和实践应用,针对此问题,以一种串并混联上肢康复机器人为研究对象,使用向量法对该康复机器人进行了逆运动学分析,提出了一种基于五次B样条曲线的规划算法对该康复机器人进行了轨迹规划,使用Matlab仿真了复杂三维康复运动曲线,并在自主研发的上肢康复机器人实验平台上进行了多种类型康复轨迹实验,实现了新型串并混联上肢康复机器人康复轨迹的个性化。结果表明,根据治疗师输入的康复点位序列,可以快速生成光滑、平顺的康复轨迹,并且在实验平台上准确执行,验证了轨迹规划算法的正确性、可行性。

为解决6R模块化串联机器人逆运动学求解精度和效率低的问题,运用D-H法对该机器人进行建模和正运动学分析,提出了解析法+BP神经网络相结合求逆运动学的方法。在逆运动学求解过程中,采用解析法求解前三个关节角度,采用BP神经网络建立运动学逆解模型求解后三个关节角度。为解决网络训练样本数据优选问题,采用核聚类理论和随机抽取算法对后三个关节的位姿参数样本进行优选,将逆运动学问题转化为基于BP的多输入多输出预测系统。运用该逆解模型进行复杂运动轨迹仿真,结果显示该神经网络模型求逆解的精度最高可达6.8212e-8°。并将该方法与解析法+BP神经网络不同的组合模式进行预测求解对比,结果表明该求逆解组合模式不但求解精度高,而且求解简单、泛化能力强。

为了提高数控车床在线检测工件的效率,提出了改进式蝙蝠算法优化在线测量路径的方法。通过读取DXF文件的方式获取待测工件的几何信息,并根据工件特征规划初始检测路径,建立检测路径优化的数学模型,采用改进式蝙蝠算法优化测点间的测量顺序,并通过设计程序生成模板,自动生成数控代码,驱动数控车床进行工件测量。针对复杂阶梯轴进行在线检测实验,相比于其他优化结果和人工规划结果缩短检测路径长度,该方法可以有效地提升工件检测的效率。

在机器人自动加工系统中,针对待加工零件存在体积大、异形等导致工件难以精确定位的问题,提出了一种基于双目视觉的零件位姿测量系统。在该位姿测量系统中,通过在待加工零件上放置不等腰直角三角形参照物的方法来对其进行局部双目拍摄。对拍摄后的图像采用Harris角点特征检测参照物角点并匹配,进而求解参照物的角点世界坐标,然后通过坐标变换完成对待加工零件的初始位姿测量。并建立了位姿测量系统的数学模型,通过MATLAB语言编写了位姿求解计算程序。最后搭建了位姿测量系统实验平台,联合C#语言设计了一款零件位姿测量系统软件,并进行了位姿测量实验。本视觉系统相对于市场上机器人加工系统中的视觉系统成本很低。实验结果表明该系统能够有效求解待加工零件的位姿,为修正机器人加工系统中的加工轨迹提供了技术支持。

为了研究动力学参数对双足机器人步态的影响,以被动步行平足机器人为研究对象,基于拉格朗日方法和角动量守恒定律,建立系统动力学方程并进行了数值仿真。通过极限环阐述了平足机器人的周期步态;利用分岔理论分析了脚掌、脚跟、质心位置、质量比和斜面角度对平足机器人稳定步态的影响;使用点映射在二维参数空间中追踪了平足机器人的动力学行为。结果表明,平足机器人的能量损耗主要发生在摆动腿与斜面碰撞时;随着脚跟、质心位置、质量比的变化,平足机器人步态出现逆倍周期分岔现象,且平足机器人对脚跟长度、质心位置的变化十分敏感;同时,通过平足机器人在二维参数空间中维持稳定步态的动力学参数组合,以及不同足形对机器人全局稳定性的影响,证明了足形对双足机器人稳定行走的重要性。研究成果为双足机器人的结构设计、节能控...

针对球面并联机构应用于机器人仿生领域时出现的耦合度高、控制不便、灵活性不足等问题,提出了一种具有半解耦特性的新型3分支球面并联机构。基于螺旋理论对机构进行了自由度分析,通过矢量法求解了机构运动学正反解并分析了机构的解耦特性。该机构具有绕X轴、Y轴、Z轴转动的3个自由度,其中,绕Z轴的转动仅由1个分支控制,其余两分支共同控制机构做绕X轴、Y轴的运动。基于微分变换法得到雅可比矩阵并讨论了奇异位形。以奇异位形和杆件干涉为约束条件,采用边界搜索法确定了机构的工作空间。基于机构的解耦特性提出了一种具有解耦系数的全域均值灵巧度,以工作空间和全域均值灵巧度为优化目标,采用粒子群优化算法(PSO)对机构结构参数进行了尺度综合。机构优化后,工作空间增大且在该空间内运动性能良好。研究为球面并联机构的样机设计...

自20世纪末起,水下仿生机器人就因其独特的推进模式、高效的推进效率而受到学者们广泛的研究。通过模拟千奇百怪鱼类的运动姿态,各种各样推进模式的水下仿生机器人也被开发了出来。研究人员始于身体尾鳍(body and/or caudal fin,下称BCF)推进模式的研究,再衍生到中间鳍对鳍(median and/or paired fin,下称MPF)推进模式的研究,近年来又将MPF细分为了多鳍拍动式、胸鳍扑翼滑翔式和长鳍波动式三种。文中探讨了水下长鳍波动式MPF推进模式机器人的发展起源,并且从原理、结构、材料、流体力学方面分析了近年来水下长鳍波动式MPF推进模式机器人研究现状与发展趋势。

为提高涂胶的质量与效率,借助SolidWorks二次开发接口,设计一种涂胶机器人离线编程系统。针对具有非均匀有理B样条曲线(NURBS)的工件轮廓的涂胶,研究一种NURBS插补算法,与粗精路径点提取方法相结合,能够实现涂胶过程规避障碍物;利用C#.NET结合OpenGL开放图形库实现了仿真环境;以ZZRT-608六自由度机器人作为机械系统、ZMC406作为控制系统搭建了实验平台。以典型的鞋样涂胶工件为测试对象进行实验验证,与KUKA机器人手动示教编程作对比,结果表明:该离线编程系统在效率上提高了30%~50%,涂胶轨迹更加均匀,能够更好地满足高精度生产需求。

针对机器人手动示教存在的精度不稳定、编程时间长、机器人工作效率低的问题,研究基于MATLAB的离线仿真系统。采用MATLAB编程实现了机器人三维模型的控制和仿真,解析获得机械臂在实际工作时的控制语言,生成相应的控制程序从而实现虚拟和现实中六自由度机器人的控制。最后,以电芯涂胶工作单元作为原型来搭建相应的虚拟工作环境,并在实际中以库卡公司的KR16验证离线仿真系统的有效性,证明该系统可以出色完成涂胶任务。