【正文】 利用微分法，通過(guò)誤差傳遞矩陣給出了機(jī)器人末端位姿的數(shù)學(xué)模型，并基于這一模型編程計(jì)算了位姿精度的概率等高線。根據(jù)誤差源本身的特性，常規(guī)模型又可以分為靜態(tài)誤差模型和動(dòng)態(tài)誤差模型。進(jìn)而通過(guò)積分或Monte Carlo 方法，求解機(jī)器人對(duì)于指定的誤差范圍，其手部被定位于該范圍的概率值，然后繪制出機(jī)器人工作空間某一截面上的概率等值曲線，以了解機(jī)器人末端位姿誤差的分布規(guī)律。由于機(jī)器人的誤差包括系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差，因此也就相應(yīng)的產(chǎn)生了概率模型和常規(guī)模型兩類(lèi)建模方式。它必須正確地對(duì)影響機(jī)器人末端位姿的各種因素建模。上海交通大學(xué)的姜山等人則開(kāi)發(fā)了一個(gè)面向?qū)ο蟮臋C(jī)器人實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，它是一種基于微機(jī)的具有多CPU分級(jí)體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，完成了對(duì)具有24個(gè)自由度的仿人機(jī)器人的仿真。用戶可以采用交互方式建立機(jī)器人及環(huán)境模型，用操作手級(jí)的機(jī)器人語(yǔ)言描述機(jī)器人作業(yè)，通過(guò)圖形仿真調(diào)試機(jī)器人程序。華中理工大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于微機(jī)的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，包括機(jī)器人語(yǔ)言處理模塊、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃模塊、機(jī)器人及環(huán)境物的三維構(gòu)型模塊、運(yùn)動(dòng)仿真模塊、通信模塊和主控模塊，完成了對(duì)PUMA562機(jī)器人的仿真。機(jī)器人學(xué)是多學(xué)科高度發(fā)展的產(chǎn)物，我們國(guó)家有些基礎(chǔ)研究比較落后，使得機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展遇到了障礙；另外，我國(guó)勞動(dòng)力成本較低，也是限制機(jī)器人廣泛應(yīng)用的一個(gè)因素。由于國(guó)外工業(yè)機(jī)器人具有大量應(yīng)用，因此各大學(xué)以及研究機(jī)構(gòu)甚至大型的制造業(yè)公司都在機(jī)器人離線編程技術(shù)研究方面投入了大量的人力物力。它已經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，美國(guó)福特、德國(guó)大眾、意大利菲亞特等多家汽車(chē)公司都在使用這個(gè)系統(tǒng)。以上介紹的離線編程系統(tǒng)或者軟件包基本上都屬于探索性的研究，即使是有部分應(yīng)用，范圍也是相當(dāng)窄。 大部分的機(jī)器人離線編程和仿真系統(tǒng)都是建立在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)之上，但是也有一些學(xué)者在建模過(guò)程當(dāng)中考慮到了動(dòng)力學(xué)因素。RWORD是一種環(huán)境模型系統(tǒng)，它具有與外界環(huán)境實(shí)時(shí)交互的功能，能夠利用傳感器的信息減少仿真模型與實(shí)際模型之間的誤差。PLACE模塊用于單元設(shè)計(jì)和分析，BUILD模塊運(yùn)用CAD數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型，COMMAND模塊用于生成和調(diào)試機(jī)器人離線程序，ADJUST用于標(biāo)定機(jī)器人編程單元。使用線框模式顯示單元物體，具有任意視點(diǎn)的透視投影和平行投影。ROBCELL是由加拿大McMaster大學(xué)開(kāi)發(fā)的交互式機(jī)器人工作單元圖形仿真軟件包，可以實(shí)現(xiàn)工作單元的設(shè)計(jì)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真、運(yùn)行時(shí)間計(jì)算等功能。 研制的AUTOWELD是在sillicon工作站上開(kāi)發(fā)的焊接機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，應(yīng)用凸多面體邊界法描述機(jī)器人以及環(huán)境的幾何模型，以實(shí)現(xiàn)避碰檢測(cè)，另外，它還可以自動(dòng)選擇焊接參數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化編程。，市場(chǎng)需求分析 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。隨著機(jī)器人技術(shù)和信息技術(shù)的結(jié)合，工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人必將成為未來(lái)制造業(yè)的主導(dǎo)及服務(wù)業(yè)的補(bǔ)充。以上條件能夠保證該項(xiàng)目的完成。為保證該課題研究有足夠的人力、物力，以課題組為基礎(chǔ)成立了專(zhuān)項(xiàng)研究組，總?cè)藬?shù)為6人，平均每人年投入研究時(shí)間不少于1500小時(shí)，年總投入時(shí)間不少于9000小時(shí)；在資金方面，由于該項(xiàng)目為技術(shù)密集型項(xiàng)目，因此，除在初期進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)具備一定的投資風(fēng)險(xiǎn)外，在研制過(guò)程中，主要的投入為人員成本，在技術(shù)人員隊(duì)伍穩(wěn)定的情況下，屬于低風(fēng)險(xiǎn)資金投入。本項(xiàng)目所采用的部分技術(shù)為現(xiàn)有的成熟技術(shù)，如圖像特征提取、奇異點(diǎn)檢測(cè)等，目前已經(jīng)開(kāi)展了大量的前期研究，并取得了階段性成果。因此，將視覺(jué)伺服技術(shù)融合到離線編程技術(shù)是非常必要的。這種編程方法彌補(bǔ)了示教再現(xiàn)編程方式的缺點(diǎn)，但是由于其要求在機(jī)器人工作之前完成編程，當(dāng)實(shí)際情況有所變化或編程過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，都無(wú)法及時(shí)調(diào)整編程內(nèi)容，使得機(jī)器人無(wú)法具有更高的智能和柔性。但是傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人都通過(guò)示教再現(xiàn)方式編程而進(jìn)行工作，這種編程方式缺點(diǎn)明顯：如編程工作量大，占用機(jī)器人時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法完成復(fù)雜編程路徑，操作者易受環(huán)境干擾等。、可行性和重大意義。很明顯，視覺(jué)反饋的含義只是從視覺(jué)信息中提取反饋信號(hào)，而視覺(jué)伺服則是包括了從視覺(jué)信號(hào)處理，到機(jī)器人控制的全過(guò)程，所以視覺(jué)伺服比視覺(jué)反饋能更全面地反映機(jī)器人視覺(jué)和控制的有關(guān)研究?jī)?nèi)容。在1973年，有人將視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)器人控制系統(tǒng)，在這一時(shí)期把這一過(guò)程稱(chēng)作視覺(jué)反饋(visual feedback)。但在這些研究中，機(jī)器人的視覺(jué)與機(jī)器人的動(dòng)作，嚴(yán)格上講是開(kāi)環(huán)的。而機(jī)器人視覺(jué)以其信息量大、信息完整成為最重要的機(jī)器人感知功能。工業(yè)機(jī)器人智能化關(guān)鍵技術(shù)研究可行性研究報(bào)告目前，在全世界的制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在生產(chǎn)中起到了舉足輕重的作用。為了使機(jī)器人能夠勝任更復(fù)雜的工作，機(jī)器人不但要有更好的控制系統(tǒng)，還需要更多地感知環(huán)境的變化，也即是工業(yè)機(jī)器人需要具有更高的智能以期獲得更好的柔性。上個(gè)世紀(jì)60年代，由于機(jī)器人和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始研究具有視覺(jué)功能的機(jī)器人。機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)圖像處理，得到目標(biāo)位姿，然后根據(jù)目標(biāo)位姿，計(jì)算出機(jī)器運(yùn)動(dòng)的位姿，在整個(gè)過(guò)程中，視覺(jué)系統(tǒng)一次性地“提供”信息，然后就不參與過(guò)程了。直到1979年，hill和park提出了“視覺(jué)伺服”(visual servo)概念。本項(xiàng)目即是以此為背景，研究旨在提高工業(yè)機(jī)器人智能的視覺(jué)伺服技術(shù)所需要處理的機(jī)器人本體標(biāo)定、攝像機(jī)標(biāo)定、圖像處理、特征獲取以及二維信息重構(gòu)三維信息等方面的關(guān)鍵技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，勞動(dòng)力成本的上升，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展得到了越來(lái)越多的關(guān)注。所以國(guó)內(nèi)外許多機(jī)器人生產(chǎn)廠家和科研院所又對(duì)離線編程進(jìn)行了研究。因此，在集成了視覺(jué)伺服技術(shù)以后，操作者可以在較大的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)運(yùn)用離線編程技術(shù)對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的，而當(dāng)機(jī)器人接近工件時(shí)，機(jī)器人控制器利用視覺(jué)伺服技術(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡以達(dá)到精確、靈活的目的。因此在技術(shù)層面的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。在設(shè)備及財(cái)務(wù)管理方面，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)具有完備的規(guī)章制度，保障項(xiàng)目的順利完成。.隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的用途越來(lái)越廣，并開(kāi)始從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域向服務(wù)領(lǐng)域滲透。而工業(yè)機(jī)器人智能化的水平?jīng)Q定了它的生命力，因此對(duì)工業(yè)機(jī)器人智能化關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究是工業(yè)機(jī)器人在不同環(huán)境安全可靠運(yùn)行、準(zhǔn)確快捷完成任務(wù)的基礎(chǔ)和保障。, mann 設(shè)計(jì)的COSIMIR是從集成觀點(diǎn)出發(fā)開(kāi)發(fā)的一種面向制造單元的工業(yè)機(jī)器人離線編程和仿真系統(tǒng)，由于它集成了已有的環(huán)境建模軟件和基于微機(jī)的機(jī)器人控制軟件而極大地縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，也由于它提供了層次化接口形式，從而可以適應(yīng)對(duì)多種機(jī)器人進(jìn)行離線編程和在線仿真，方便了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 GRASP是由英國(guó)諾丁漢大學(xué)開(kāi)發(fā)的能夠處理不同環(huán)境中多種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的通用軟件包，可以離線生成作業(yè)，并具有求解機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度與加速度的功能。該軟件菜單驅(qū)動(dòng)，可以處理多個(gè)開(kāi)鏈機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。PLACE是McAuto開(kāi)發(fā)的用于設(shè)計(jì)機(jī)器人制造單元和機(jī)器人離線編程的軟件包，包括PLACE、BUILD、COMMAND和ADJUST四個(gè)模塊。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)傳感器的仿真也成為機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的一部分內(nèi)容。WADE是另外一種對(duì)傳感器仿真的離線編程系統(tǒng)，它可以對(duì)一些簡(jiǎn)單的傳感器進(jìn)行仿真，并能夠生成基于傳感器的控制策略。ROPSIM即是丹麥科技大學(xué)的學(xué)者在sillicon工作站上開(kāi)發(fā)的一個(gè)含有動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的機(jī)器人離線編程和仿真軟件，具有編程、仿真和動(dòng)畫(huà)等模塊，同時(shí)也可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析及仿真。真正實(shí)用化、商品化的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的代表是以色列Teomatix公司推出的大型工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真系統(tǒng)ROBCAD以及美國(guó)Deneb Robotics公司推出的交互式機(jī)器人圖形編程與仿真軟件包IGRIP(Interactive Graphics Robot Instruction Program)。目前，它已經(jīng)成為世界上流行最廣的機(jī)器人離線編程和仿真系統(tǒng)之一。而相比之下，我國(guó)在這方面的投入非常有限。盡管如此，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)也在機(jī)器人仿真方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的研究。浙江大學(xué)的學(xué)者開(kāi)發(fā)的一個(gè)裝配機(jī)器人離線編程系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的機(jī)器人程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試環(huán)境。哈工大的宜利等人在SGI工作站上開(kāi)發(fā)的障礙環(huán)境中機(jī)器人無(wú)碰路徑生成系統(tǒng)可以用示教方式自動(dòng)生成機(jī)器人仿真任務(wù)程序，并在CRT上模擬顯示機(jī)器人工作過(guò)程，進(jìn)行碰撞檢測(cè)。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的選擇是決定機(jī)器人絕對(duì)精度的重要因素之一。增加運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的復(fù)雜度有助于提高機(jī)器