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智能运动与机器人实验室科研平台建设方案
    发布时间: 2020-06-03 16:06    

本方案针对多电机控制平台串联协作机器人运动控制机器人二维/三维视觉机器人六维力控制移动操作机器人的控制机器人云平台、机器人在线故障诊断等研究方向设计。主要平台包含如下图所示,下面进行每个科研实验平台的介绍。

一、多电机平台
   
工业应用中,往往会出现多电机协同运动的场景,比如六轴串联机器人需要6个伺服电机同时运动,当需要和外部其他轴配合时,一个机电系统的运动轴数可能超过10个。本实验平台针对多电机运动的需求,通过Speedgoat控制器作为Ethercat主站,选配汇川、固高等多家品牌的伺服系统作为Ethercat从站,可以同时控制多各轴(理论上可以控制65535个轴,此方案暂定10轴)。10个伺服系统的控制模式可在位置、速度和力矩三种模式下随意切换,可读出电机控制的所有数据,如电机位置、电流、转速等。

主要科研内容:

  • Etehcat总线编程

  • 单电机位置、速度、力矩控制

  • 单电机运动学与动力学

  • 多电机协调控制研究

二、二维物体抓取实验平台

该平台机器人采用六自由度协作机器人本体,负载有3Kg和5Kg两种。控制器基于Speedgoat控制器,机器人与控制器采用Ethercat总线控制,机器人运动控制软件基于Matlab/Simulink编程,所有机器人控制算法均开源提供。机器人各关节电机可在位置、速度、力矩三个模式下自由切换,电机电流可实时读取。相机采用2D工业相机,可以实现对传送带已知尺寸物体进行视觉识别,然后机器人抓取摆放入物料箱的操作。

主要科研内容:

  • 协作机器人运动学

  • 协作机器人动力学

  • 协作机器人运动规划

  • 二维视觉抓取算法(基于Matlab)

  • 二维视觉抓取算法(基于ROS)

  • 二维视觉抓取系统集成

三、三维物体抓取实验平台

  该平台机器人本体和控制系统与2D视觉相同。相机采用梅卡曼德的3D工业相机,可以实现物料箱杂乱无序摆放的物体进行三维视觉识别,然后机器人抓取摆放入物料箱的操作。

主要科研内容:

  • 协作机器人运动学

  • 协作机器人动力学

  • 协作机器人运动规划

  • 三维视觉抓取算法(基于ROS)

  • 三维视觉抓取系统集成

四、双协作机器人协同打磨平台

  该平台采用两台六自由度协作机器人,由于采用基于Speedgoat控制器的Ethercat通讯,两台机器人本体可共用1个控制器,便于双臂控制算法的开发。一个机器人末端安装六维力传感器,另一个机器人末端加持被打磨物体,双臂协作进行打磨操作。

主要科研内容:

  • 协作机器人运动学

  • 协作机器人动力学

  • 协作机器人运动规划

  • 六维力传感器标定及重力补偿

  • 机器人力控打磨算法

  • 双机器人标定算法

五、移动操作机器人平台

  该平台在移动AGV的上面搭载了基于Speedgoat控制器的开源机器人平台,移动AGV可选搭载了激光雷达、IMU、差分GPS等传感器,进行自主导航。机器人末端安装2D工业相机,该平台可完成不同工作站之间物料的释放,将以上平台进行组合,搭建一个智能作业示范车间。

主要科研内容:

  • 移动机器人SLAM技术

  • 多传感器融合技术

  • 移动操作机器人抓取控制技术

  • 移动操作机器人系统集成研究

六、机器人云平台

  该平台基于边缘采集、工业网管等硬件,与机器人科研平台中的机器人控制器进行通讯,实时的采集各机器人平台的数据,并通过数字孪生技术进行机器人云平台的建设。在此平台上,可进行机器人状态的监控与查询,机器人工作站的模拟生产,机器人工作站的远程控制等功能。





七、机器人故障诊断

  基于机器人云平台,本公司开发了机器人故障诊断与智能预测系统。通过人工智能预测算法,对机器人运动的机械磨损,无故障工作时间、产品加工质量进行监控与预测。用户基于本平台,可进行自主的算法开发与验证。