摘要：针对协作机器人在工作过程中可能与周围环境和人发生碰撞的问题,提出一种基于改进的二阶前馈动量观测器的协作机器人碰撞检测方法。首先建立了协作机器人动力学模型,基于机器人实际动量和理论动量的偏差构造了二阶动量观测器,利用比例-微分控制构造调整函数进行前馈调节,并采用一阶低通滤波器对动力观测器信号进行滤波,所建立的观测器模型采用静摩擦—库伦粘滞摩擦模型对关节摩擦力进行补偿,提高了机器人动力学模型的准确性。然后通过仿真验证了此碰撞观测器的有效性。最后建立了机器人碰撞响应零力拖动模型,在一台型号为ROC6机器人平台进行了所设计的观测器的实验验证,实验结果表明,当机器人在工作中发生碰撞时,所设计的二阶前馈动量观测器可以在0.3 s内检测到并做出响应。

摘要：介绍了由柔性关节构成的协作机器人平台,并基于降阶刚体动力学模型分析其系统误差动力学模型。针对协作机器人在运动控制过程中容易受到其关节柔性模态的干扰问题,开展基于组合误差和径向基神经网络模型的自适应前馈控制器设计,并利用自适应跃度设计了鲁棒积分控制,形成了“自适应前馈+反馈”的二元控制算法,进而基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的跟踪误差能够渐近收敛。通过实际的机器人跟踪轨迹实验验证了该控制器的跟踪性能。

摘要：因协作机器人柔性动态特性会导致控制速度波动,致使关节位置控制偏差增大。提出环速度波动补偿下协作机器人关节波动抑制方法。分析关节运动状态,设计全维状态内外环观测器,搭建控制速度反馈渠道,引入PI控制器,搭建协作机器人关节速度控制架构,通过向内、外定子分配不同的力矩进行前馈补偿,初步抑制关节控制的波动,引入自适应算法准确估算传递误差,根据具体情况给出对应的前馈补偿值,借助内、外定子力矩分配器的辅助作用,进一步提高关节波动的有效抑制。实验结果表明:在低速和高速运动条件下应用所提方法的机器人关节最大波动幅值分别为0.05 rad/s、0.07 rad/s,RMS值在0.5以下,从而有效解决了关节波动问题。

摘要：通过调研协作机器人在航空、航天领域的应用现状,基于产品特点和现有装配工艺的分析,设计了一套协作机器人辅助装配系统,对协作机器人的选型、末端夹具设计、协作装配工艺流程、协作轨迹等关键内容作了详细的阐述,并开展了装配工艺应用试验,提出了后续的优化展望。该系统的应用,既减轻了操作人员的劳动强度,又提升了装配效率,整体上提高了部装装配的自动化水平,对进一步实现全自动化装配作业提供了有益借鉴。

摘要：随着机器人应用场景的日益多样化,机器人在非结构环境下的应用日益增多,这就对机器人的智能化要求越来越高。为提升机器人的安全性、柔顺性,以协作机器人玻璃清洗系统为研究对象,提出了一种基于导纳模型的协作机器人末端接触力控制方法。对机器人末端清洗盘刷与玻璃之间的接触力进行控制,首先搭建玻璃清洗机器人系统,其次设计了导纳控制器,并分析各个导纳参数对系统动态性能的影响,最后在Matlab/Simscape仿真环境下,开展了玻璃清洗接触力跟踪仿真实验,并对仿真实验结果进行分析。实验结果表明,机器人末端盘刷能够快速、准确、稳定地跟踪期望清洗力。验证了本文所提方法的有效性。

摘要：以协作机器人的ISO/TS 15066:2016安全规范文本为依据,回顾了传统工业机器人的安全标准,找出其与协作机器人安全规范两者之间的区别与联系.另外,除对4种协作操作等重点内容进行解读以外,又参考其他安全标准和相关文献,从中引申出机器人安全与风险的概念,提炼出现行机器人安全标准的本质,并给出协作机器人安全性的一般性指导原则.最后,围绕协作机器人的设计给出了一些启示,并对以人机共融为特征的下一代机器人技术的未来发展作出展望.

摘要：针对大型空间展开机构桁架铰链装配中重力卸载过程复杂、需手工反复调整、装配精度一致性差的难题,提出一种采用协作机器人辅助的桁架铰链微重力装配方法。首先提出协作机器人辅助的微重力装系统架构和工艺流程;然后利用视觉引导结合四元数有界偏差关节路径规划法,实现桁架铰链的快速自动抓取;构建基于D-H法的机器人运动学模型,并利用牛顿—拉夫森迭代法在线补偿位姿误差,提高机器人在桁架铰链装配中的绝对定位精度;最后构建桁架铰链的重力卸载等效模型,并利用基于内环位置控制的机器人阻抗控制方法,实现桁架铰链的自动平稳重力卸载。实验表明,该方法的位姿精度满足桁架铰链装配要求,并可使桁架铰链以临界阻尼形式进行平稳重力卸载,为大型空间展开机构关键组件高精度装配和重力卸载提供理论依据和技术支持。

摘要：为解决时变位姿和建模精度对机器人结构优化的影响,提出了一种有限元与解析法相结合的机器人实时模态分析方法,能够实时、高效、高精度地获得机器人任意位姿下的固有频率和振型。同时为降低计算量,实现全域结构优化,基于正交设计提出了一种以机器人质量与全域一阶固有频率比(M/GF)为优化目标、以机器人结构尺寸为优化变量的全域动态性能结构优化设计方法。优化结果表明:优化后的M/GF指标比优化前提高了9.90%,优化后的全域一阶固有频率指标比优化前提高了0.91 Hz。

摘要：针对协作机器人的构型分析研究,得出了偏置是影响机器人构型的一个重要因素。首先,对现有典型协作机器人的构型进行分析,通过构型间的内在联系与演化过程得到构型之间的差异。然后利用构型之间的差异引出了偏置的定义,并通过偏置对关节运动范围的影响将其分为S型偏置和Y型偏置。最后以全局性能指标、工作空间体积指标和灵活工作空间指标为性能评价标准,对iiwa、Sawyer、Yumi三种典型构型的性能进行了仿真。通过对比分析可知,偏置的存在使构型的全局性能和工作空间体积性能降低,但对灵活工作空间性能有提高作用。结果表明偏置是影响机器人性能的重要因素,该分析研究为协作机器人的构型设计提供了理论依据。

摘要：为提高人机交互中的安全性,设计了一款可穿戴式触觉检测设备,搭建了信息采集系统,对触觉设备的各触觉单元进行了静态标定及数学建模.将其应用于三自由度的轻型机械臂上,利用机器人正运动学D-H法建立了触觉传感单元的运动学模型,通过运动学正逆解得到各触觉单元位姿矩阵,利用坐标系变换进行各触觉正压力方向信息的分析.最后,提出了触觉单元碰撞力方向的识别方法,设计了机械臂碰撞检测避让路径及碰撞实验.实验结果表明,触觉传感装置可以有效的检测碰撞,触觉单元接触力方向识别方法具有较好的准确性.可将其应用在人机交互中进行碰撞检测,从而进行相应的安全控制,提高人机交互的安全.