孔群钻削机械手的运动规划和加工路径优化

为提高加工效率,对用于钢琴弦轴板孔群钻削加工的三轴直角坐标机械手的运动规划和加工路径优化方法进行了研究.首先采用抛物线过渡的线性插值算法对钻削过程进行运动规划,生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹.然后以最短加工路径为目标,以无碰撞地绕过所有障碍物为约束条件,建立了孔群加工路径规划问题的数学模型,并采用分层优化的遗传算法获得了孔群加工的优化路径.最后以6种型号弦轴板为例进行计算,结果验证了算法的有效性.     

基于离散优化的无人驾驶汽车轨迹规划

针对双向两车道无人车行驶场景,基于离散优化的方法,提出一种新的轨迹解耦规划算法。该算法将带有时间戳的三维轨迹规划问题,解耦成分别对路径和速度规划,速度规划时引入ST图,用以描述无人车与障碍物之间的运动关系。通过分层采样的方法构建路径Lattice图搜索初始路径,以及基于多目标A*搜索算法在ST图中规划出初始速度剖面,减少算法的计算量。同时,结合优化的方法对轨迹进行优化,使轨迹收敛到全局最优解。最后,通过仿真实验,验证了该算法的有效性和可靠性。     

复杂曲面砂带磨削自适应刀具轨迹优化算法

多轴数控砂带磨削刀具轨迹优化是复杂曲面加工领域的难点之一.本文以复杂曲面多轴数控砂带模削刀具轨迹优化为对象,建立了以刀具效率、刀具路径长度和加工时间为目标的优化目标函数.通过分析砂带模削宽行和弹性加工特点对加工精度的影响,提出了考虑磨削过程中的刀具变形与砂带磨损,建立误差补偿机制,保持磨削量稳定的自适应优化算法模型,设计了算法步骤.     

六自由度并联机床的工件坐标系定位

以六自由度6-TPS型并联机床为模型,分析了工件坐标系定位对刀具加工范围和运动精度的影响,并据此将工件坐标系定位归结为一类兼顾作业空间和运动精度的有约束非线性规划问题。基于求解非线性规划的复合形法,提出并开发了工件坐标系定位算法,并给出具体的算法流程。这种方法包括确定初始定位矢量、构造定位矢量的初始复合形、建立目标函数和优化计算4部分。最后,针对一组给定的刀位文件,利用上述方法进行了机床的定位规划和计算,验证了算法的合理性和实用性。     

采用粒子群优化算法的液压挖掘机高效空中运动轨迹规划方法

以铲斗姿势角为约束,利用三次多项式插值法进行轨迹规划,以铲斗尖运动的最短路径为目标,并以各关节的最大运动速度为约束,用粒子群优化(PSO)算法对各关节的运动时间进行优化.实验数据和仿真结果表明:经过粒子群算法优化后的轨迹规划方法可大幅度提高挖掘机空中运动的工作效率,并保证各关节运动的平稳性,实现运动路径最优的目标.     

一种移动机器人三维路径规划优化算法

对移动机器人在三维工作环境中障碍物位置和形状已知条件下的全局路径规划问题进行研究.机器人的初始路径取为出发点到目标点的直线路径,引入人工神经网络结构和模拟退火温度定义路径能量函数;根据多面体形障碍物的形状特征设定各边界面不等的模拟退火初始温度,并且对路径点位于障碍物内、外的不同情况建立不同的运动方程;提出一种基于神经网络结构能量函数的路径规划算法及其优化算法,对所提路径规划算法进行仿真研究.研究结果表明,该算法是一种有效的移动机器人三维路径规划算法;算法计算简单,不存在组合爆炸问题;可避免路径规划的某些局部极小值问题;优化算法能够规划出移动机器人最短避障路径,并且可加快路径规划收敛速度.     

面向加工中心的工艺方案优化技术

在全面考虑影响加工效率和质量的多个因素的基础上,使用多种优化方法,选择最优的工艺方案.首先用神经网络为每个加工特征选择合适的加工链,将不同特征的加工链组合成可行的加工方案集合,然后用遗传算法对加工方案排序,以辅助加工时间最少为优化目标,决策出最优的加工方案.将相关特征聚合为一个特征参加排序,大大减少了计算复杂度;最后,在聚类特征内部以刀具空行程最短为目标,规划刀具的移动路径.算法以某厂缸盖为对象进行实例验证.     

基于Lévy-PSO算法的焊接机器人避障路径规划

针对工业机器人的运动特点并考虑机器人焊枪的避障问题,提出了较为实用的几何避障焊接路径规划策略.采用Lévy飞行与粒子群算法(PSO)相结合的算法进行全局路径规划的优化,并与其他方法进行模拟仿真比较,以验证其合理性和可行性.结果表明,Lévy-PSO算法能够得到避障焊接路径最优解,且其寻优效果较为稳定,可用于解决点焊机器人避障路径规划问题.     

基于规则和混合算法的智能STEP-NC微观工艺规划

为解决STEP-NC微观工艺规划智能性差和效率不高的问题,提出一种基于规则和混合算法的智能STEP-NC微观工艺规划方法.首先,采用本文提出的基于规则的加工资源匹配算法,为每一加工工步匹配相应的机床和刀具;然后,以最短换刀时间为优化目标,采用混合算法 (混沌算法和遗传算法) 对STEP-NC加工工步序列进行优化;最后,以最少加工时间和最低加工成本为优化目标,通过混合算法对STEP-NC加工工艺参数进行优化,进而得到最优的STEP-NC微观工艺规划.通过实例验证了该方法的有效性和可行性.     

汽轮机长叶片型面双刀加工刀位轨迹优化算法

为改善汽轮机长叶片型面加工中的变形问题,提出了2种优化目标下的叶片型面双铣刀对刀加工刀位轨迹规划算法。首先建立了牛鼻刀的切削力与切削参数、刀具姿态的关系模型,在此基础上分别以最小径向切削合力和最小切削合力矩为优化目标计算了2把铣刀的切削刀位点和刀具姿态。采用有限元分析方法对比了传统单铣刀切削加工路径、未优化双刀切削加工路径和2种双铣刀切削加工路径下的叶片加工变形情况,结果显示:在一组给定的常用切削参数下,径向切削合力优化轨迹算法和切削合力矩优化轨迹算法可分别将叶片的平均加工变形减小约31%和55%;沿优化后的双刀切削加工路径加工能够有效改善叶片整体受力情况,减小叶片的加工变形,提高加工精度和效率。     

基于蚁群算法的运动时间优化算法研究

液压凿岩台车在现代隧道掘进施工中发挥了重要作用,现有液压凿岩台车在进行寻找孔位时,由操作人员完成,找孔顺序、找孔时间无优化,导致寻找孔位时间浪费,效率低.针对上述问题,对长臂多关节智能凿岩机面向超大隧道断面与复杂孔系的多节变运动与寻孔路径的时间进行优化,创新研究如下:通过对凿岩隧道形式、开挖方式分析和炮眼参数的设定,对左右两机械臂钻孔任务提出无碰规划方案,同时以多关节机械臂各个关节变量的总变化时间作为优化目标函数,采用蚁群算法优化目标函数,得到寻找孔位时间最短的优化寻找孔位路径,提高了液压凿岩台车机械臂的定位找孔效率.     

基于NURBS算法的冗余机械臂轨迹规划

为有效抑制机械臂高速运动过程中的波动,提出一种基于NURBS(非均匀有理B样条)算法的七关节冗余机械臂轨迹规划方法。根据NURBS算法的性质,将关节运动路径点作为曲线控制点,根据绝对运动距离计算出非均匀节点矢量,把权因子作为控制变量进行速度、加速度条件约束,完成对由离散点组成的机械臂各关节特定轨迹进行逼近。通过计算机对建模和仿真,验证了该算法在冗余机械臂轨迹规划中的可行性和有效性。     

复杂环境下六自由度机械臂路径规划的Biased-RRT修正算法

为解决复杂环境下六自由度机械臂的路径规划问题,提出一种基于采样规则目标导向设计、父节点重选的修正算法。该算法在原目标偏置策略的基础上对随机采样点的选取规则进行重新设定,以引导算法搜索树在尽可能向目标区域扩展的同时有效避开复杂障碍物。在节点扩展方面,依据新节点距离目标点的远近采用变步长扩展方式,即在距离远时选用大步长,加快搜索树扩展;进入目标区域后选用小步长,防止节点扩展陷入局部死循环。在路径优化方面,所提算法通过引入基于路径代价最小的重选父节点操作及多余路径节点剔除操作,来使规划出的路径相对优化。最后,利用三次样条插值技术为机械臂各关节规划出一条光滑、连续且无障的运动曲线。仿真结果表明,所提算法可有效缩短路径规划时间、减少路径长度,较好地完成了复杂环境下六自由度机械臂的预期路径规划任务。     

基于行为的多自由度机器人运动规划

提出了一种有效的基于行为的多关节机械手的运动规划。该规划将低级的运动规划和高级的行为决策结合在一起，在将位于机器人工作空间中的障碍物快速映射到姿态空间中的算法基础上，通过传感信息来计算局部障碍物的信息，从而形成姿态空间中障碍物的模型。定义了几种类型的行为来描述机械手的运动，并给出了选择行为的规则。而这些行为都是用基于姿态空间的算法可实现的。该方法适于多关节机器人在非确定环境中实时规划的要求。     

基于小世界算法的机械手时间最优运动规划

针对机械手运动规划通常存在建模复杂、参数多和优化效率低的不足,提出了基于小世界算法的机械手时间最优运动规划。首先运用末端分离法进行机械手工作姿态的简化模型建立;然后结合摆线运动方程,并以工作姿态和关节运动学为约束,建立时间最优的运动规划模型;最后引入基于精英集聚效应的小世界优化算法来提高模型求解精度。仿真测试结果表明,与禁忌遗传算法、基本小世界算法相比,精英集聚效应小世界算法使得机械手规划模型的运动时间和总均方差分别平均降低23.3%和19.7%,且表现出较好的收敛性和稳定性,进而验证了时间最优规划模型的有效性。     

移动机械臂整体控制研究

针对以固定的基坐标系机器人抓取不便,设计了一套移动机械臂整体,将一种以STM32为主控单元的六自由度机械臂,安装在配备有Kinect传感器的TurtleBot2移动机器人之上。通过TurtleBot2移动机器人及Kinect传感器实现的路径规划、环境地图构建和避障等功能,来控制六自由度机械臂的运动,配合机械臂的手动抓取和自动抓取,进行移动机器人与机械臂的协同运动控制。     

基于航海雷达的水面无人艇局部路径规划

要：
设计了一种基于航海雷达图像处理的规划方法,以处理水面无人艇的局部路径规划问题.利用边缘保持的去噪平滑算法和自适应阈值法对航海雷达的原始图像进行处理并建立了环境模型,采用距离寻优的Dijkstra算法搜索最佳路径,将所提出的算法经海上和湖上实验加以验证.结果表明,所得规划结果良好,搜索的路径距离较短、搜索速度较快并满足实验要求. 关键词：
水面无人艇; 航海雷达; 图像处理; Dijkstra算法; 局部路径规划 中图分类号： TP 391
文献标志码： A     

采用RSPM-PS算法的机械手末端避障路径规划

为解决工业机器人机械手末端避障路径规划需要花费大量时间,且规划的路径可能会包含大量冗余分段点的问题,提出一种基于分段点迁移递归(RSPM)和递进约简(PS)的机械手末端避障路径规划方法.通过RSPM算法可以在碰撞段上形成分段点并进行迁移,进而递归处理各分段路径,得到一条无碰撞基础路径.通过PS算法可以去除基础路径上的冗余分段点,得到最终路径.结果表明：RSPM-PS算法能快速规划更短的基础路径且能快速有效缩短路径长度.     

机器人曲面磨削轨迹的曲率自适应规划算法研究

机器人在曲面类零件加工中应用日趋广泛,针对自由曲面轨迹规划困难、工件表面粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种能适应曲面曲率变化的机器人曲面磨削轨迹规划方法.基于赫兹理论分析机器人磨具与工件表面的接触应力变化,通过求解材料去除模型计算出曲率影响下的相邻磨削轨迹行距,得到了曲率自适应的磨削轨迹;然后通过恒等弦高误差算法求解...