为了在按摩、针灸等中医相关诊疗过程中, 高效率定位中医按诊所需腧穴。结合单目视觉标定与定位原理, 提出了一种基于三维坐标系之间转换矩阵求取的中医诊疗机械手坐标定位和转换方法。通过进行相机标定得到相机内参数并建立相机三维世界坐标系, 再基于可粘贴于机械手任意固定位置的自定义标签图像建立相机三维世界坐标系与机械手坐标系的转换关系, 通过三维坐标点建立齐次方程, 求解出最优齐次旋转矩阵(R)以及平移向量(T)。将RT齐次矩阵作为两坐标系的关键转换矩阵, 通过数学运算点坐标数据和最优转换矩阵即可得到坐标点在基于标签平面所约定坐标系中的三维坐标, 有助于完成机械手按诊位置的空间坐标转换和精准定位。以六芒星图为标签图, 基于所提出的方法, 通过仿真实验验证了本文所提方法有效性和准确性。

为了满足机器人精确感知和抓取物体的需要, 首先设计了以铁镓丝为敏感元件的新型触觉传感单元, 搭建了传感单元输出特性测试平台, 测试了其输出电压与施加静态和动态压力的关系。以触觉传感单元为核心设计了传感器阵列结构, 并将传感阵列安装在机械手上, 进行了抓取实验。实验结果表明, 施加静态压力时, 在1.908 kA/m的偏置磁场下, 长度为16 mm、直径为0.8 mm的铁镓丝组成的触觉传感单元在2 N压力下的输出电压可达96 mV, 灵敏度为48 mV/N。在1~4 Hz、0~2 N的动态压力作用下, 传感单元输出曲线平滑, 灵敏度高。传感器阵列安装在机械手上, 能感知多路压力信息, 精确显示机械手指的受力分布情况, 可广泛应用在机械手准确抓取与智能控制领域中。

针对机械移栽穴苗过程中如何有效识别出根系受损的幼苗, 进而及时进行分类、补救这一实际问题, 提出一种基于机器视觉的移栽穴苗识别方法。该方法根据机械手移栽穴苗特点, 对比检测图像土壤基质面积与基准面积; 进而通过测定土壤基质完整率, 判断样本合格与否。文中从理论和实际的角度说明了形态学图像处理方法处理穴苗移栽图像特点, 设计了机械手移栽穴苗识别在线测试系统。最后, 对基于形态学图像检测方法的机械手移栽穴苗识别技术和普通图像检测方法进行对比实验。结果表明, 本文提出的形态学检测方法对一个72孔穴盘合格检出率提高了6.6%, 不合格检出率提高了54.5%。同时, 一个穴苗的平均处理时间约为1.82 s。结果表明提出的方法可靠, 耗时较短, 能够匹配机械手移栽流水线作业时间上的要求, 并满足实时处理要求。

将机器视觉技术应用到三自由度并联机械手的目标定位中，建立了三自由度并联机械手位置逆解的数学模型。采用LabVIEW软件编写上位机程序，并运用Matlab软件对机械手轨迹规划的算法进行仿真，完整地模拟出了机械手完成抓取任务的整个工作过程。最后，完成了样机的制作，并对样机进行了测试。通过将实验数据与理论设计进行对比，可以有效地证明理论分析和模型建立的正确性，同时也进一步证明引入机器视觉技术可以提高并联机械手的智能化和定位的精准化。

为了减小在数控加工系统中工件位姿无法精确定位引起的加工误差,采用通过实时检测工件上2个点分别在实际工件坐标系下偏离理想坐标系的坐标来实现机械手自动校正的方法,阐述了工件坐标校正的数学模型、算法和算法程序设计的实现。结果表明,通过6组模拟数据得到位移误差不足0.01mm,角度误差不足0.02°,验证了该方法的正确性。

由于现有的双向反射分布函数(BRDF)测量装置多为3轴系统, 不能完全实现样品表面以上2π空间的全角度BRDF测量, 本文研制了新型BRDF测量装置。该新型装置采用高精密六轴串联机械手作为待测目标的定位机构, 使待测目标在测点进行三维转动;采用竖转台作为探测器探头的定位机构, 使探头指向绕测点进行一维转动, 从而形成4维转动以构建BRDF测量所需的4角几何关系。研制的装置可测量的入射和反射光束角度为: 方位角0~360°、天顶角0~70°;光谱可扫描区350~2 500 nm。BRDF测量过程由测控软件控制, 可高精度、无遮挡、全自动、快速地构建BRDF测量几何关系, 一次待测目标和探测器定位以及光谱扫描、传输、显示、存储平均用时约8 s, 测量不确定度优于2 5%(k=2)。

文章主要介绍了一种用于真空贴合的机械手设计，从机械手的整体结构设计到x、y、z、θ各轴方向的设计进行了阐述。此机械手运用CCD进行高精度的视觉对位，相对于传统工艺中的手动定位来说，对位精度、良品率及生产效率都有显著提高。

在大口径非球面加工中，采用能动磨盘进行加工，加工效率较高，但能动磨盘加工也会存在着些问题，如严重的边缘效应因为磨盘和工件不能完全的吻合，加工后会存在环带误差和局部误差，表现为镜面的误差分布不对称，也就是通常所说的存在着严重的慧差。在能动磨盘加工后，可以采用机械手小工具对工件的环带进行平滑去除镜面局部高点，修正镜面环带误差，使得镜面误差成对称分布，可以更好地利用能动磨盘进行加工。介绍了机械手小工具的结构，通过实际的加工情况建立小工具磨盘的去除函数模型，并进行了仿真计算。通过与实际去除环带的实验对比，理论仿真和实际加工吻合较好，取得了显著的修正效果。

针对金刚石钻头多品种、多规格等特点, 开发了自动化金刚石钻头激光焊接成套系统。解决了焊接机械手动作、刀头稳定传送、电机驱动与 PLC控制等关键技术, 从激光焦点位置参数(偏移量、入射角)、激光功率和焊接速度等方面系统研究了金刚石钻头激光单面焊接工艺。结果表明: 对于渍62 mm和渍82 mm、基体厚度 2 mm的金刚石钻头, 激光功率选择 1600耀1800W, 焊接速度在 1.1耀1.2 m/min范围内, 其焊缝的成形良好, 抗弯强度能达到国际 MPA标准。

多模式组合抛光大口径光学元件是提高加工效率和加工精度的有效方法。作为加工系统的重要组成部分,抛光机械手的设计是实现多模式加工的关键。分析了多模式加工的主要运动方式,提出了对抛光机械手的具体要求。设计了一种5自由度抛光机械手,介绍了其主要结构。由D-H法建立了机械手的坐标系,推导出其位姿方程并求得逆解,为后续控制系统的设计奠定了基础。