双轮驱动机器人的动态模型和动态优化控制

在移动式机器人的控制问题上，大部分研究工作着眼于机器人的运动控制，而在一些情况下，必须考虑机器人的负载、惯性带来的动态影响。本文通过建立双轮驱动式机器人的动态模型和工作空间模型，给出优化控制的评价函数，对机器人进行动态优化控制，并寻找出机器人的优化运动路线。     

带有固定区间的双代理排序问题

【目的】研究带有固定区间的双代理排序问题。【方法】第一个代理的工件加工过程可以中断，考虑两种机器类型：单台机器时考虑的目标函数为总权误工损失或总权提前损失；两台平行机时考虑的目标函数为总完工时间，同时必须在规定的固定区间加工第二个代理的工件，目标是在满足第二个代理目标的可行性前提下寻找一个使第一个代理的目标函数值更小的排序方案。【结果】设计了单台机器固定区间工件损失问题的排序算法，也为两台平行机总完工时间问题设计了相应算法。【结论】设计的算法可在多项式时间内得到解决，且证明了算法的最优性，并用数值实验说明了算法的可行性。     

机器人重复定位精度优化综合

本文根据控制系统的设计要求和机器人的工作稳定性要求,提出三种机器人机构精度综合的评价函数:(1)运动精度最低化单目标评价函数,(2)误差波动最小化单目标评价函数,(3)综合考虑运动精度和误差波动的多目标评价函数。并引入了三个衡量优化结果的实用指标。最后,以5R 焊接机器人为例进行优化计算。     

基于有限状态机理论的多节机器人运动步态分析

基于蚯蚓生物体运动原理研制了一种新型多节蠕动微小型机器人．机器人由5节铰链式结构组成，其外形直径约6．8mm，长度约110mm．介绍了该类机器人的机体构造和运动原理．在详细阐述有限状态机理论方法的基础上．建立了机器人的运动步态分析数学模型．并进行了单个行进波模式和任意行进波模式下改变机器人运动方向的机器人运动步态仿真分析．结果表明，该方法可用于分析该类机器人运动步态的可行性和所建立模型的正确性．从而为研究该类多节机器人系统的运动步态问题提供了理论依据．     

双连杆双曲轴内燃机运动仿真分析

提出了一种通过虚拟运动仿真分析的方法对双连杆双曲轴内燃机进行了研究,通过程序语言建立了机构运动的数学模型,在计算机上实现了机构的运动仿真．在考虑实际加工因素的情况下,计算出了连杆和活塞内滑块在不同连接点时滑块偏转的角度．通过计算结果的比较,寻找出了使机构运动最平稳的参数．     

管内检测机器人在水平直管内运动的数值研究

采用计算流体力学和动网格技术，数值模拟了单节管内检测机器人在水平直管内从静止到匀速运动这一过程，得到了这一运动过程中机器人的运动规律。计算中将机器人作为运动边界，其受力由当前流场信息来获得，再根据受力来计算机器人的运动速度和前进距离，因边界运动而变化的计算区域根据新的边界条件用弹性变形和网格局部重构技术来更新。不同质量机器人在不同摩擦力下运动规律的计算结果表明，质量只影响机器人达到稳定运动的时间，而摩擦力会影响机器人的稳定运动速度和达到稳定运动的时间。计算结果与实验结果比较吻合，说明动网格技术模拟机器人的运动过程可以为机器人的外形设计、速度控制研究以及操作运行提供参考。     

宜人化双臂操作型服务机器人建模、控制和协调

为宜人化双臂操作型服务机器人建立了动力学模型，该模型的特点是独立的机理建模技术结合黑箱技术共同描述出完整的模型；结合建立的模型，提出一种基于NN的自适应鲁棒控制器，并证明了其渐近稳定性．最后，在分析宜人化双臂操作型服务机器人运动特征的基础上，提出一种基于事件的在线协调的策略．     

一种有效的MPEG视频运动注意力区域提取方法

提出了一种直接从MPEG压缩码流中提取运动注意力区域的方法，其核心思想是根据运动注意力区域本身的特性，利用位置、清晰度和运动矢量3部分信息以及相应的数学表达形式，构造出一个运动注意力参数，并在此基础上进行注意力区域的提取．由于该方法同时考虑了运动注意力区域在空间和时间两方面的特性，并且直接在压缩域中进行操作，因此在提取准确度和运算效率上均有较大提高．模拟结果表明，与现有仅考虑运动信息的提取方法相比，采用该方法提取的准确度可提高30％以上，基本上与人眼实际观测的结果相吻合；与传统的像素域中运动对象提取方法相比，运算时间可减少1／2左右，而且提取出的目标区域更加符合基于内容的视频分析要求．     

基于评价函数的空中机器人路径规划方法

提出了一种基于评价函数的空中机器人路径规划方法.对空中机器人建立了二维平面内的简化动力学模型.将机器人到目标直线的路径分解为等时间间隔的序列,以机器人与目标直线的距离、角度差、速度矢量差为组成成分设计了评价函数,对每个时间间隔搜索使评价函数最小的控制量,得到最优控制量序列.进行了不同初始偏航角下的路径规划仿真实验,其结果证明了方法的有效性,达到了理想的效果.     

新型仿生介入机器人推进方式

生物管腔中运行的微型机器人驱动机理研究是当前机器人研究的一个热点．为研究适合于充满液体的生物管腔的微型管道介入机器人，基于精子的运动原理，提出一种机器人游动推进方案，建立了游动机器人动力学模型，对该推进方式进行了仿真分析计算．为证明该推进方案的可行性，制作了一个大尺度的机器人实验样机模型．实验表明：实验的结果符合理论的规律，从而证明理论的正确，该推进方式是可行的．     

利用世界空间几何学信息的关节式机器人路径规划

针对关节式机器人提出了一种直接利用机器人世界空间几何学信息的有效的路径规划算法。该算法使用机器人周围的局部世界空间信息建立势函数，基于势函数的导数规划机器人路径。而且，针对常见的旋转关节机器人，分析了路径规划过程中的停留状态，提出了一种有效的消除势函数局部最小值的启发式方法。该算法避免了构形空间显式描述的复杂计算，在一般情况下，即使针对多自由度机器人，也能很快获得无冲突路径。最后，计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

群体多目标决策的联合有效解类及其最优性条件

群体多目标决策是群体决策的一个新的研究方向．一些学者曾借助群体效用函数引进群体多目标决策问题有关效用解的概念，并且给出若干求解的方法．本文撇开效用函数的介入，直接依据由各多目标决策问题的Ｐａｒｅｔｏ有效解表示的供选方案的有效数，引进了决策群体在供选方案集上的偏爱关系．由此，定义了群体多目标决策问题一类联合有效解的概念．同时，建立了这些联合有效解类要满足的Ｋｕｈｎ－Ｔｕｃｋｅｒ型最优性条件．     

考虑材料塑性与造价的抗震结构多目标优化

将多目标优化方法应用于钢筋混凝土抗震结构中,同时考虑结构的造价最低和塑性最好的两个优化目标,简便地处理了结构位移延性和构件曲率延性之间的关系。按照现行的《建筑抗震结构设计规范》ＧＢＪ１１－８９和《混凝土结构设计规范》ＧＢＪ１０－８９建立了数学模型,计算了４层框架结构的算例。结果表明,本文提出的理论及计算方法是合理的。     

基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.      

用折衷规划进行路面管理的多目标优化

为实现有限资源约束下路面管理效益的最大化和费用的最小化,提出多目标优化方法.应用折衷规划的数学方法建立路面管理决策双目标优化模型,目标函数为路网平均路面性能和维修设备工作时间最大化,约束条件包括维修费用、人力以及最低路面性能等;通过路网养护维修数据对模型进行验证.计算结果表明,维修费用和维修人员的使用率分别达到92.8%和99.9%.该方法是路面管理的有效优化工具,能够实现路面管理的多目标决策.     

基于腕力传感器的操作臂惯性参数在线识别

论文基于腕力传感器的输出信号探讨了一种在线识别机器人操作臂末端惯性参数的方法，该方法考虑到了腕力传感器接入对机器人系统动力学特性的影响，同时利用腕力传感器真实反映机器人系统力作用和力传递的特点，既能包括机器人关节特性的影响也可以避免理论辨识方法可能出现的“虚幼模型”的问题，该方法还可以用来辨识机器人操作未知工件或工具的惯性参数，这对经常更换操作对象的机器人的精确控制和动力学仿真是非常重要的。     

广义向量锥拟凸拟平衡系统的存在性定理

在实局部凸Hausdorff拓扑空间中证明了广义向量锥拟凸拟平衡系统的存在性定理.作为它的应用,得到了多目标广义系统问题弱Pareto-Nash均衡点的存在性结果.     

考虑能量集成的单组分用水网络设计

对于有温度要求的工业用水过程,提出了两阶段法的分解设计策略。其特点是:考虑了用水网络和换热网络之间的耦合作用,在设计的第一阶段即用水网络设计阶段,以同时的用水量最小和火用损最小为目标采用逐步双线性规划法来设计用水网络,实现整个过程的用水最小化并为第二阶段的换热网络设计提供最合理的冷流和热流股以确保能量的合理利用;对于设计的第二阶段的换热网络设计,可直接采用文献中的方法。     

基于遗传算法的插接管道焊缝扫查机器人能量最小轨迹优化

针对插接管道焊缝扫查机器人末端执行器连续轨迹规划必须满足的运动限制条件,建立了安装高度可调节的全局能量最小优化多目标组合模型,该模型综合考虑了机器人的避障、末端轨迹精度、动力学约束与冗余度能量最小优化问题.基于遗传算法给出了针对该能量最小优化模型的轨迹搜索方法.仿真结果验证了该方法的有效性,并可推广应用到其他类型机器人.     

多目标半定规划的Lagrange对偶与鞍点定理

主要研究含矩阵函数半定约束和向量函数等式约束以及多个目标函数的多目标半定规划的对偶和鞍点问题．首先在似凸条件下建立了一个含矩阵函数半定约束系统的择一性定理,由此得到多目标半定规划及其在弱有效解意义下的Lagrange对偶理论,包括弱对偶、强对偶和逆对偶等．然后利用鞍点的等价定义,得到多目标半定规划的鞍点最优性条件．