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IEEE T. Robotics在線刊登機械學院李文龍教授和丁漢院士團隊最新研究成果

來源:機械學院 瀏覽次數: 發布時間:2021-01-13 編輯:羅祎

新聞網訊(通訊員 王剛 李文龍)1月13日,機器人領域頂級期刊IEEE Transactions on Robotics在線刊登了機械學院數字制造裝備與技術國家重點實驗室李文龍教授和丁漢院士團隊多機器人系統精確標定的最新研究成果“Simultaneous calibration of multi-coordinates for a dual-robot system by solving the AXB=YCZ problem(《基于求解AXB=YCZ問題的雙機器人系統多坐標系同步標定方法》)。機械學院博士研究生王剛為第一作者,李文龍教授為通訊作者,多倫多大學機器人研究所劉行健博士和機械學院丁漢院士為共同作者。



以機器人作為制造裝備執行體的機器人化制造正逐漸成為大型復雜構件智能制造的新趨勢。相比數控機床,多機器人加工具有運動靈活度高、工作空間大、拓撲結構可變、多機并行協調作業能力強等優勢,易于與多模態感知、人工智能、人機交互等技術無縫集成,大大提升制造系統的靈巧性和人機交互能力,在航空、航天、能源、汽車等國家戰略領域大型復雜構件高效高性能制造中具有廣泛的應用前景,代表著智能制造的前沿發展方向。


多機器人系統協同作業的前提是精確標定其空間位姿關系,下圖所示為一種典型的雙機器人操作系統。傳統標定方法一般對未知矩陣XYZ進行分步驟標定,標定操作過程繁瑣冗長,易導致多步驟標定誤差累積,大大降低多機器人系統協同操作精度。本團隊建立形如AXB=YCZ的雙機器人系統標定數學模型,提出一種未知矩陣XYZ同步標定求解新方法,該方法由一種基于Kronecker積的封閉求解方法和一種將復雜非線性問題轉化為線性問題的迭代求解方法組成,封閉求解方法用于快速計算較優初始值,可提升迭代求解的收斂速度和穩定性。仿真實驗和實際實驗表明,所提方法計算效率相比香港中文大學提出的最新方法提升90%以上,經過t檢驗,標定精度提升的置信概率在95%以上。




該項研究工作為提升多機器人協同作業系統的加工精度和現場操作效率提供了新原理新方法,可推廣應用于本團隊研制的大型風電葉片(長度>60 m)、高鐵白車身(長度>22 m)等大型復雜構件多機器人協同測量與智能化打磨。




該工作得到國家自然科學基金重點項目“大型復雜零件機器人加工理論與技術”(No. 51535004)、國家自然科學基金面上項目“飛機蒙皮零件機器人在位測量與數據處理”(No. 52075203)和湖北省重點研發計劃“復雜零件在線自動化三維視覺檢測技術與裝備研發”(2020BAA025)的聯合資助,是丁漢院士負責的國家自然科學基金委員會“共融機器人基礎理論與關鍵技術研究”重大研究計劃的重要組成部分,一直以來受到了丁漢院士領銜的專家組的大力指導。


論文鏈接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9319563

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