目錄
“共融機器人基礎理論與關鍵技術研究著作叢書”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 機器人加工的發(fā)展趨勢 1
1.2 機器人加工的技術難題 3
1.3 視覺測量與位姿辨識方法 4
1.3.1 加工誤差定量傳遞 4
1.3.2 視覺測量數(shù)據(jù)處理 6
1.3.3 手眼位姿參數(shù)辨識 7
1.3.4 工件位姿參數(shù)辨識 9
1.3.5 工具位姿參數(shù)辨識 10
1.3.6 位姿優(yōu)化與誤差補償 11
1.4 機器人加工恒力控制技術 12
1.4.1 加工自適應軌跡規(guī)劃 12
1.4.2 加工接觸力精密控制 13
1.5 本書章節(jié)結構 14
參考文獻 15
第2章 加工運動鏈與視覺測量數(shù)據(jù)處理 23
2.1 引言 23
2.2 機器人加工運動鏈 23
2.3 加工誤差定量傳遞模型 27
2.3.1 加工誤差幾何度量指標 27
2.3.2 靜態(tài)位姿誤差定量傳遞模型 29
2.3.3 動態(tài)位姿誤差定量傳遞模型 32
2.4 常用三維視覺測量技術 35
2.4.1 線激光投影測量技術 35
2.4.2 相位移面陣測量技術 40
2.5 鄰域搜索與微分信息估計 44
2.6 測點數(shù)據(jù)處理與誤差計算 47
2.6.1 點云精簡與光順 47
2.6.2 點云-曲面匹配 51
2.6.3 點云-曲面誤差 56
2.7 iPoint3D曲面測點處理軟件 59
參考文獻 64
第3章 機械手-視覺傳感器位姿參數(shù)辨識 66
3.1 引言 66
3.2 常用的手眼位姿參數(shù)辨識方法 66
3.2.1 眼在手型參數(shù)辨識模型 66
3.2.2 眼在外型參數(shù)辨識模型 68
3.2.3 形式手眼位姿參數(shù)求解方法 68
3.2.4 形式手眼位姿參數(shù)求解方法 74
3.2.5 基于特征點的手眼位姿參數(shù)求解方法 79
3.2.6 形式手眼位姿參數(shù)求解方法 81
3.3 考慮關節(jié)運動學誤差補償?shù)氖盅畚蛔藚��?shù)辨識 84
3.3.1 基于Kronecker積的粗辨識 84
3.3.2 關節(jié)運動學誤差與手眼位姿誤差建模 86
3.3.3 關節(jié)運動學誤差與手眼位姿誤差辨識 89
3.4 非標準旋轉矩陣的最佳正交化計算 91
3.5 雙機器人協(xié)同測量手眼位姿參數(shù)辨識 94
3.6 手眼位姿參數(shù)辨識實驗驗證 102
3.6.1 考慮誤差補償?shù)氖盅畚蛔藚��?shù)辨識實驗 103
3.6.2 雙機器人測量手眼位姿參數(shù)辨識實驗 105
參考文獻 111
第4章 測量工件-設計模型位姿參數(shù)辨識 112
4.1 引言 112
4.2 方差最小化匹配建模與求解 112
4.2.1 匹配目標函數(shù)構造 112
4.2.2 點-曲面距離的定義 116
4.2.3 匹配位姿參數(shù)求解 119
4.3 方差最小化匹配二階收斂性 121
4.4 方差最小化匹配穩(wěn)定性分析 122
4.4.1 切向滑移影響 122
4.4.2 高斯噪聲影響 124
4.4.3 測量缺陷影響 127
4.5 工件位姿參數(shù)辨識實驗驗證 129
4.5.1 測量缺陷實驗 130
4.5.2 高斯噪聲實驗 133
4.5.3 余量不均實驗 136
參考文獻 139
第5章 加工工具-機器人位姿參數(shù)辨識 141
5.1 引言 141
5.2 接觸式位姿參數(shù)辨識方法 141
5.2.1 傳統(tǒng)的四點標定法 141
5.2.2 改進的六點標定法 143
5.2.3 工具坐標系標定分析 145
5.3 一般曲面工具位姿誤差辨識 147
5.3.1 曲面加工誤差表示 147
5.3.2 工具位姿參數(shù)辨識方法 150
5.4 典型曲面工具位姿誤差辨識 152
5.4.1 柱面 152
5.4.2 球面 156
5.5 工具位姿誤差辨識實驗驗證 159
參考文獻 162
第6章 加工誤差補償與整體位姿優(yōu)化 164
6.1 引言 164
6.2 常見機器人關節(jié)運動學誤差補償方法 164
6.2.1 運動學誤差建模 164
6.2.2 最小二乘求解法 167
6.2.3 非線性迭代求解法 169
6.3 考慮關節(jié)運動學誤差/弱剛度變形的補償模型 170
6.3.1 工具位姿補償 172
6.3.2 工件位姿補償 175
6.4 工件/工具/機器人位姿優(yōu)化模型 177
6.5 加工誤差整體補償方法實驗驗證 182
參考文獻 191
第7章 機器人加工的自適應軌跡規(guī)劃 192
7.1 引言 192
7.2 復雜曲面機器人加工軌跡生成原理 192
7.2.1 軌跡步長控制方法 192
7.2.2 軌跡行距計算方法 193
7.2.3 機器人磨拋軌跡規(guī)劃思路 194
7.3 基于Preston方程的材料去除廓形模型 197
7.3.1 Preston方程 197
7.3.2 基于Hertz接觸理論的接觸壓力分布計算 198
7.3.3 材料去除廓形建模 200
7.4 視覺引導的自適應軌跡規(guī)劃算法 201
7.4.1 相鄰磨拋點計算 201
7.4.2 加工軌跡自適應校正 204
7.4.3 磨拋加工軌跡生成步驟 207
7.4.4 視覺引導的二次磨拋軌跡生成步驟 207
7.5 機器人加工軌跡規(guī)劃仿真和實驗驗證 209
7.5.1 軌跡規(guī)劃仿真 209
7.5.2 機器人磨拋實驗驗證 212
參考文獻 220
第8章 機器人磨拋加工中的接觸力控制 222
8.1 引言 222
8.2 機器人接觸力主動控制方法簡介 222
8.2.1 基于六維力傳感器的機器人接觸力控制 222
8.2.2 通過力控裝置實現(xiàn)機器人接觸力控制 223
8.3 基于六維力傳感器的機器人力位混合控制 226
8.3.1 控制系統(tǒng)組成 226
8.3.2 力位混合控制算法 227
8.3.3 加工路徑規(guī)劃 230
8.4 基于力控裝置的機器人接觸力控制 232
8.4.1 力控裝置結構組成與工作原理 232
8.4.2 接觸力控制系統(tǒng)組成與原理 235
8.4.3 力控執(zhí)行器位置控制系統(tǒng) 237
8.4.4 接觸力控制算法設計 239
8.4.5 刀路生成與軌跡優(yōu)化 245
8.5 機器人力控磨拋實驗驗證 247
8.5.1 通過六維力傳感器進行機器人力控磨拋實驗 247
8.5.2 通過力控裝置進行機器人力控磨拋實驗 251
參考文獻 254
第9章 大型復雜構件機器人加工應用案例 256
9.1 引言 256
9.2 參數(shù)辨識與位姿優(yōu)化 256
9.2.1 手眼位姿參數(shù)辨識 257
9.2.2 工件位姿參數(shù)辨識 260
9.2.3 工件/工具位姿參數(shù)辨識與校正 264
9.2.4 系統(tǒng)位姿優(yōu)化 266
9.3 大型構件機器人加工實驗 269
9.3.1 柱面輪廓磨削 269
9.3.2 X-01型核電葉片磨削 271
9.3.3 X-02型核電葉片磨削 271
9.3.4 航空蒙皮樣件切邊 274
參考文獻 276