成果与项目的背景及主要用途：统计资料表明，80-90%焊接结构断裂事故是由疲劳失效引起的，由于焊接接头的焊趾处的应力集中和残余拉伸应力作用，焊接接头疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。虽然结构按疲劳规范设计，仍然发生一些整体结构的过早疲劳失效，造成巨大的经济损失，甚至是人身伤亡事故。由于焊接接头焊趾是疲劳裂纹引发部位，如果对该部位实施适当的处理，使残余拉伸应力转变为压缩应力和减少应力集中，这将有利于延缓疲劳裂纹的产生，具有巨大的社会效益和经济效益。本项目是在国家自然科学基金的支持下完成的，从超声波冲击、相变应力应用、等离子喷涂等三方面提出了三种改善焊接结构疲劳性能的新技术，研制发明了相应的装置、焊接材料和喷涂技术。这些方法可以方便地应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器及管道等工况、野外施工和高空现场作业的场合，其应用前景是十分乐观。 技术原理与工艺流程简介： 1）超声冲击方法改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理为：通过超声波发生器将电网上的工频交流电转换成超声频的交流电，用以激励声学系统的换能器。换能器将电能转换成同样频率的机械振动，在机架所提供的一定压力作用下，将该超声频的机械振动传递给工件上的焊缝，使以焊趾为中心的一定区域内焊接接头表面产生足够厚度的塑性变形层，从而达到改善接头几何外形，降低应力集中程度、调节其应力场沿厚度方向的分布状况，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 2）相变应力应用改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用开发的相变应力焊接材料使焊缝金属冷却中产生的相变应力，抵消焊接残余拉伸应力并获得压缩应力，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 3）等离子喷涂改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用等离子在焊趾部位喷上结合性能良好的涂层材料来改善接头的应力集中状态，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。技术水平及专利与获奖情况：整体研究达国际先进水平；已获国家发明专利3 项，在申请国家发明专利 5 项；2004 年度天津市自然科学一等奖，2002 年获教育部发明二等奖。 应用前景分析及效益预测：接头焊趾及焊跟部位是焊接结构承受疲劳载荷的薄弱环节，改善焊趾和焊根部位的疲劳性能将提高整个结构的疲劳性能。使用超声波冲击、相变应力及等离子喷涂等这些新技术可以大幅度地改善焊接结构的疲劳寿命，显著降低焊接结构破坏事故的发生几率, 进而节约焊接结构的用钢量和资金，增加焊接结构的安全裕度，防止因焊接结构发生意外疲劳破坏事故给国家和人民财产的经济损失，因此具有广阔的应用前景及产生巨大社会效益和经济效益的可能。 应用领域：可以应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器及管道、水轮机、火箭发动机、汽车制造等诸多领域。 

四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,是机器人研究领域的热点。随着研究的深入和对机器人运动性能需求的提高,四足机器人研究领域分化出以高速运动为目标的研究分支。生物学研究显示,跳跃步态是四足动物典型的高速对称步态,且多种动物在高速速度中存在脊柱大幅地参与运动,而相应的脊柱型四足机器人的理论及运动控制研究却鲜见报道。当前研究大多孤立了脊柱环节,鲜有整机的建模研究以及运动控制方法研究。在该方向的研究势必推动仿生工程和机器人运动控制等方面的发展,此外,以其高速运动的特点,在军事侦察、救震救灾和未来生活等领域也将具有广阔的应用前景。首先,本文以分析猎豹的运动特性入手,建立了脊柱型四足机器人七杆模型,以及构建了ASLIP动力学模型,使用拉格朗日方程推导了其跳跃运动的动力学方程;迭代运算动力学微分方程,使用庞加莱映射方法搜索了机器人七杆模型基于ASLIP跳跃运动的不动点,结果显示不动点在固定能量层级下呈区域性分布;不动点的对比结果显示基于ASLIP模型的运动比基于SLIP模型的运动能适应更高的稳态运动速度,并作了触地力、脊柱角和稳定性等特性分析。为脊柱型四足机器人跳跃运动提供了动力学模型和理论基础。然后,根据机器人模型各关节主动力作用于控制量的广义力计算结果,研究了前向速度、弹跳高度、机身俯仰角

本发明公开了一种基于六维力传感器和双目视觉的机器人打磨装置及打磨方法，打磨装置包括机械臂、传感器固定座、六维力传感器、工业相机、柔性连接件、电机固定座、打磨电机和双轴加速度传感器；六维力传感器通过传感器固定座与机械臂的末端关节固定连接；六维力传感器通过柔性连接件与电机固定座柔性连接，打磨电机安装在电机固定座上；工业相机对称设在柔性连接件的两侧；双轴加速度传感器分别设在机械臂的末端关节和打磨电机上。打磨方法包括步骤1，深度点云图生成；步骤2，打磨时机控制；步骤3，PI控制打磨和步骤4，机械臂位置补偿。本发明简单稳定，易于控制，打磨效果好，效率高；同时，还能补偿打磨过程中的位置偏移，提高加工质量。

项目成果/简介:四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,是机器人研究领域的热点。随着研究的深入和对机器人运动性能需求的提高,四足机器人研究领域分化出以高速运动为目标的研究分支。生物学研究显示,跳跃步态是四足动物典型的高速对称步态,且多种动物在高速速度中存在脊柱大幅地参与运动,而相应的脊柱型四足机器人的理论及运动控制研究却鲜见报道。当前研究大多孤立了脊柱环节,鲜有整机的建模研究以及运动控制方法研究。在

本发明公开了一种六自由度串联机器人运动学反解的求解方法， 该方法包括:读入连杆参数建立机器人连杆坐标系模型;已知连杆末 端关节位置，建立关节位置约束方程;根据各关节位置约束方程，确 定各关节位置;建立机器人各关节坐标系的姿态约束方程;将之前求 得的关节位置坐标解分别代入姿态约束方程中，根据姿态约束方程， 求解各组关节变量中间值;对关节变量中间值进行分析处理，选取最 佳关节变量解。本发明采用空间几何理论将机器人运动学反解中位置 和姿态进行分离求解，大大降低了几何法运动学反解运算的复杂性， 并能够应用于

一、产品概述 1、本设备以工业机器人与机器视觉为核心，将机械、气动、运动控制、变频调速、PLC控制技术有机地进行整合，结构模块化，便于组合，实现对不同物料进行快速的检测、组装。为了方便实训教学，系统进行了专门的设计，可以完成各类机器人单项训练和综合性项目训练，可完成各类机器人单项训练和综合性项目训练。可以进行六轴机器人示教、定位、抓取、装配、入库等训练， 2、包含六自由度工业机器人、智能视觉检测系统、PLC控制系统及一套供料、输送、装配、仓储机构，可以实现对工件分拣、检测、搬运、装配、存储等操作。 3、该平台各组件均安装在型材桌面上，机械结构、电气控制回路、执行机构相对独立，采用工业标准件设计。通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、PLC编程与调试、智能视觉流程编辑、工业机器人编程与调试应用等多方面训练，适合职业院校、技工学校自动化类相关专业《工业机器人与控制技术》、《自动化技术》等课程的实训教学，适合自动化技术人员进行工程训练及技能比赛。 二、技术性能 输入电源：单相～220V±10% 50Hz 工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度≤85%（25℃）  海拔＜4000m 装置容量：＜1.5kVA 实训平台尺寸：1500mm×880mm×1400mm 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准 三、设备结构与组成       该实训平台由ABB IRB910SC型四轴工业机器人系统、欧姆龙智能视觉检测系统、可编程控制器（PLC）系统、供料单元、输送单元、供料废料暂存单元、加工废料暂存单元、工件组装单元、仓库单元、各类工件、型材实训桌、型材电脑桌等组成。    1、ABB IRB910SC型四轴工业机器人系统     由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成，装备气动手爪、可对工件进行搬运、装配、拆解等操作。 （1）机器人本体由四自由度关节组成，固定在型材实训桌上，具有4个自由度。 （2）最大的工作半径为450mm （3）最大负载6kg （4）机器人示教单元有液晶显示屏、使能按钮、急停按钮、操作键盘，用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑等操作。 2、欧姆龙智能视觉检测系统       配备一套欧姆龙FZ-350智能视觉系统，由视觉控制器、白色光源、视觉相机及监视显示器等组成。用于检测工件的特性，如数字、颜色、形状等，还可以对装配效果进行实时检测操作。通过I/O电缆连接到PLC或机器人控制器，也支持串行总线和以太网总线连接到PLC或机器人控制器，对检测结果和检测数据进行传输。 3、西门子可编程控制器单元       配备西门子S7-1200 CPU1214C AC/DC/RLY可编程控制器，自带以太网通讯模块、数字量扩展模块控制机器人、电机、气缸等执行机构动作，处理各单元检测信号，管理工作流程、数据传输等任务。     4、RFID数据传输系统     采用西门子RFID数据传输系统，安装在环线输送单元的左端圆弧处，电子标签已埋在工件内部，检测距离为40mm。当工件从环线输送单元经过左端圆弧处时，RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息，如编号、颜色、高度等信息，该信息通过工业现场数据总线传输给PLC，用来实现工件的分拣操作。 5、供料单元  由料斗、回转台、导料机构、工件滑道、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、直流减速电机组成，主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位。 6、输送单元       包含一套交流调速系统，由三菱D720变频器、三相交流电机、传送带、光纤传感器等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件。 7、工件组装单元 由工件光纤传感器、加工台、气缸、小物料等组成，安装在传送带上，用于装配工件。 8、仓库单元 由铝型材和机玻璃组成3×3库体组成 9、废品暂存仓 安装在型材实训桌上，分别对供料异常物料暂存，对加工异常物料暂存。 10、触摸屏 7寸，是一套以先进的Cortex-A8 CPU为核心（主频600MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。 四、实训项目 1.机器视觉系统的原理、使用和调试 2.六轴工业机器人系统的原理、使用和调试 3.六轴工业机器人坐标系统和机器视觉坐标系统标定及相互转换 4.工业机器人与机器视觉系统综合应用的安装与调试 5.机器视觉系统模板设置、编程与调试 6.通过示教单元手动调试工业机器人 7.通过示教单元设置、修改各控制点坐标 8.通过示教单元编写、修改工业机器人程序 9.机器人追踪坐标整定 10.工业机器人系统的软件二次开发编程 11.智能视觉图像输入编辑与调试 12.智能视觉结果给出编辑与调试 13.智能视觉颜色比对测量 14.智能视觉编号比对测量 15.智能视觉尺寸比对测量 16.智能视觉角度测量 17.智能视觉系统与工业机器人综合应用 18.PLC程序编程与调试 19.智能视觉系统与工业机器人综合应用 20.变频器与交流电机主电路的连接 21.变频器面板的参数设置与操作 22.变频器面板控制交流电机调速 23.通过变频器外部端子控制电机启停 24.气动方向控制回路的安装 25.气动速度控制回路的安装 26.气动顺序控制回路的安装 27.气动系统气路的连接 28.磁性开关的位置调整 29.气动系统调试 30.RFID数据读写编程与调试

分析说明国内外相关技术的状况和项目背景，项目基于什么，做了什么，形成了什么技术或产品，  主要创新点或优势（少写理论，多介绍成果，精炼易懂，300 字以内）。 高铁组基础设施中螺栓结构处处可见，大量螺栓松弛检测和拧紧工作依靠人工操作，不仅费事费   力且易漏检漏测，为了降低劳动强度、提高工作效率和准确度，需设计一种专用双臂机器人替代作业 者进行螺栓校验和紧固工作。项目包括柔顺轨迹规划控制、协同紧固操作控制及环境和对象特征提取 等诸多研究难点。 项目基于该需求已经在轨迹规划控制方面做了大量研究，其中建立了关节刚度模型，并提出了考   虑运动和动力约束下的轨迹优化方法，基于该方法能够对机器人实现快速、平稳、准确的轨迹运动控制， 从而达到提高操作效率和操作精度的目的。

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Ø  成果简介：地面无人机器人平台是一种轻型地面移动机器人，其涉及控制、视觉识别、智能算法、导航、规划、通讯等技术。目前已开发十余种从15公斤到400公斤的系列化地面机器人。可以根据实际需要与应用特点，设计不同的底盘、操作手臂，完成不同的任务。地面无人机器人平台具有突出的运动能力，适应复杂野外地面，可以适应软土、沙地、草地等多种地形，越障能力强；具有防雨、防风沙、抗振、抗低温、适应高温等能力，适应野外工作环境。可以在此平台上安装各种功能单元，从而达到不同的应用目的。此种机器人可以