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大型建筑场馆内石材壁板的安装是一项繁重的体力劳动,开发推广自动化的板材安装工具和探索相关安装方法具有重要的研究意义。在前期研究中,已经开发出了板材安装机器人系统样机,且具有在人工辅助下吸取板材、根据实际工作环境进行路径规划和自定位移动、平台调平和安装定位等功能。由于需要操作人员跟随升降台一起运动以完成安装,因此对操作人员的安全存在隐患,且当前系统存在挂装效率不高、挂件误差引起的安装成功率低等问题。为此,对于机器人遥操作系统进行了相关研究,包括视觉监控、力反馈的软件实现和运动控制、无线传输系统等。论文主要内容如下: 通过阅读相关技术文献了解力反馈遥操作国内外研究现状,初步拟定了研究技术路线。针对板材干挂工艺流程和挂件粘接方式,对板材挂件粘接误差、机器人结构形式等进行了分析,为干挂板材的批量化和标准化以及机器人力反馈遥操作系统的编程实现提供了理论基础。 基于结构光视觉的定位方法无法协调四个挂件同时准确挂装,因此将力觉引入到板材的安装控制中来,并在此基础上提出基于视觉监控的摸索式运动控制策略,使控制操作更加贴近拟人类的操作习惯。只要板材四个挂件之间的相对位置关系在允许误差范围之内,就能够将板材正确挂装到主托板上,进一步完善了板材安装方法,提高板材安装成功率。 搭建了机器人遥操作的物理系统,通过对触觉感知接口技术的研究,完成了力反馈系统的触觉感知软件设计和实现;使用Novint Falcon力反馈触觉感知接口对机器人的运动控制进行了软件设计,包括对电机的控制、力反馈触觉感知接口与机器人工作空间的映射等;搭建了无线通讯系统,使用无线通讯技术实现了数据的无线传输。这为板材干挂施工作业中力觉接触信息的感知和机器人的遥操作控制的实现奠定了基础。 对系统实时性和临场感进行了实验,实验结果验证了基于视觉和力反馈遥操作系统的可操作性良好、系统实时性良好、挂装效率有所提高。