目錄
“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究著作叢書(shū)”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)器人加工的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2 機(jī)器人加工的技術(shù)難題 3
1.3 視覺(jué)測(cè)量與位姿辨識(shí)方法 4
1.3.1 加工誤差定量傳遞 4
1.3.2 視覺(jué)測(cè)量數(shù)據(jù)處理 6
1.3.3 手眼位姿參數(shù)辨識(shí) 7
1.3.4 工件位姿參數(shù)辨識(shí) 9
1.3.5 工具位姿參數(shù)辨識(shí) 10
1.3.6 位姿優(yōu)化與誤差補(bǔ)償 11
1.4 機(jī)器人加工恒力控制技術(shù) 12
1.4.1 加工自適應(yīng)軌跡規(guī)劃 12
1.4.2 加工接觸力精密控制 13
1.5 本書(shū)章節(jié)結(jié)構(gòu) 14
參考文獻(xiàn) 15
第2章 加工運(yùn)動(dòng)鏈與視覺(jué)測(cè)量數(shù)據(jù)處理 23
2.1 引言 23
2.2 機(jī)器人加工運(yùn)動(dòng)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(biāo) 27
2.3.2 靜態(tài)位姿誤差定量傳遞模型 29
2.3.3 動(dòng)態(tài)位姿誤差定量傳遞模型 32
2.4 常用三維視覺(jué)測(cè)量技術(shù) 35
2.4.1 線激光投影測(cè)量技術(shù) 35
2.4.2 相位移面陣測(cè)量技術(shù) 40
2.5 鄰域搜索與微分信息估計(jì) 44
2.6 測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理與誤差計(jì)算 47
2.6.1 點(diǎn)云精簡(jiǎn)與光順 47
2.6.2 點(diǎn)云-曲面匹配 51
2.6.3 點(diǎn)云-曲面誤差 56
2.7 iPoint3D曲面測(cè)點(diǎn)處理軟件 59
參考文獻(xiàn) 64
第3章 機(jī)械手-視覺(jué)傳感器位姿參數(shù)辨識(shí) 66
3.1 引言 66
3.2 常用的手眼位姿參數(shù)辨識(shí)方法 66
3.2.1 眼在手型參數(shù)辨識(shí)模型 66
3.2.2 眼在外型參數(shù)辨識(shí)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(diǎn)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(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差補(bǔ)償?shù)氖盅畚蛔藚��?shù)辨識(shí) 84
3.3.1 基于Kronecker積的粗辨識(shí) 84
3.3.2 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差與手眼位姿誤差建模 86
3.3.3 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差與手眼位姿誤差辨識(shí) 89
3.4 非標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)矩陣的最佳正交化計(jì)算 91
3.5 雙機(jī)器人協(xié)同測(cè)量手眼位姿參數(shù)辨識(shí) 94
3.6 手眼位姿參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 102
3.6.1 考慮誤差補(bǔ)償?shù)氖盅畚蛔藚��?shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn) 103
3.6.2 雙機(jī)器人測(cè)量手眼位姿參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn) 105
參考文獻(xiàn) 111
第4章 測(cè)量工件-設(shè)計(jì)模型位姿參數(shù)辨識(shí) 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(biāo)函數(shù)構(gòu)造 112
4.2.2 點(diǎn)-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(cè)量缺陷影響 127
4.5 工件位姿參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 129
4.5.1 測(cè)量缺陷實(shí)驗(yàn) 130
4.5.2 高斯噪聲實(shí)驗(yàn) 133
4.5.3 余量不均實(shí)驗(yàn) 136
參考文獻(xiàn) 139
第5章 加工工具-機(jī)器人位姿參數(shù)辨識(shí) 141
5.1 引言 141
5.2 接觸式位姿參數(shù)辨識(shí)方法 141
5.2.1 傳統(tǒng)的四點(diǎn)標(biāo)定法 141
5.2.2 改進(jìn)的六點(diǎn)標(biāo)定法 143
5.2.3 工具坐標(biāo)系標(biāo)定分析 145
5.3 一般曲面工具位姿誤差辨識(shí) 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(shí)方法 150
5.4 典型曲面工具位姿誤差辨識(shí) 152
5.4.1 柱面 152
5.4.2 球面 156
5.5 工具位姿誤差辨識(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 159
參考文獻(xiàn) 162
第6章 加工誤差補(bǔ)償與整體位姿優(yōu)化 164
6.1 引言 164
6.2 常見(jiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差補(bǔ)償方法 164
6.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)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(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差/弱剛度變形的補(bǔ)償模型 170
6.3.1 工具位姿補(bǔ)償 172
6.3.2 工件位姿補(bǔ)償 175
6.4 工件/工具/機(jī)器人位姿優(yōu)化模型 177
6.5 加工誤差整體補(bǔ)償方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 182
參考文獻(xiàn) 191
第7章 機(jī)器人加工的自適應(yīng)軌跡規(guī)劃 192
7.1 引言 192
7.2 復(fù)雜曲面機(jī)器人加工軌跡生成原理 192
7.2.1 軌跡步長(zhǎng)控制方法 192
7.2.2 軌跡行距計(jì)算方法 193
7.2.3 機(jī)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(jì)算 198
7.3.3 材料去除廓形建模 200
7.4 視覺(jué)引導(dǎo)的自適應(yīng)軌跡規(guī)劃算法 201
7.4.1 相鄰磨拋點(diǎn)計(jì)算 201
7.4.2 加工軌跡自適應(yīng)校正 204
7.4.3 磨拋加工軌跡生成步驟 207
7.4.4 視覺(jué)引導(dǎo)的二次磨拋軌跡生成步驟 207
7.5 機(jī)器人加工軌跡規(guī)劃仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 209
7.5.1 軌跡規(guī)劃仿真 209
7.5.2 機(jī)器人磨拋實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 212
參考文獻(xiàn) 220
第8章 機(jī)器人磨拋加工中的接觸力控制 222
8.1 引言 222
8.2 機(jī)器人接觸力主動(dòng)控制方法簡(jiǎn)介 222
8.2.1 基于六維力傳感器的機(jī)器人接觸力控制 222
8.2.2 通過(guò)力控裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人接觸力控制 223
8.3 基于六維力傳感器的機(jī)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(jī)器人接觸力控制 232
8.4.1 力控裝置結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì) 239
8.4.5 刀路生成與軌跡優(yōu)化 245
8.5 機(jī)器人力控磨拋實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 247
8.5.1 通過(guò)六維力傳感器進(jìn)行機(jī)器人力控磨拋實(shí)驗(yàn) 247
8.5.2 通過(guò)力控裝置進(jìn)行機(jī)器人力控磨拋實(shí)驗(yàn) 251
參考文獻(xiàn) 254
第9章 大型復(fù)雜構(gòu)件機(jī)器人加工應(yīng)用案例 256
9.1 引言 256
9.2 參數(shù)辨識(shí)與位姿優(yōu)化 256
9.2.1 手眼位姿參數(shù)辨識(shí) 257
9.2.2 工件位姿參數(shù)辨識(shí) 260
9.2.3 工件/工具位姿參數(shù)辨識(shí)與校正 264
9.2.4 系統(tǒng)位姿優(yōu)化 266
9.3 大型構(gòu)件機(jī)器人加工實(shí)驗(yàn) 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(xiàn) 276