助餐机器人轨迹规划研究

在真人使用一种助餐机器人样机进餐时餐勺位姿参数变化的基础上,用三次样条插值和三次多项式插值对机器人助餐全过程进行了轨迹规划。仿真证明规划的关节曲线光滑连续,保证机器人末端餐勺运动平稳、人性化,为机器人控制系统研究打下一定基础。     

强磁场对中心放置正电荷的GaAs量子环能量的影响

 利用B样条技术研究强磁场中GaAs量子环的能量和量子尺寸效应。计算结果表明: 强磁场下 （B>3T）, 量子环的基态能量E1和库仑能的绝对值EC随着磁场强度B的增大而增大。对应不同角动量（m=-1,-2,-3）,E1-B曲线的间距被放置在中心的正电荷的库仑场拉宽; 基态能量E1随量子环半径r0的变化曲线出现一个极小值位置r00,r00随着B的增加而减小。在不同磁场下的E1-r0曲线的间距被放置在中心的正电荷的库仑场拉近, 库仑能的绝对值EC随着r0的增大而线性减小; 基态能量E1随着谐振子势ω0的增大而增大。库仑场使不同角动量(m=-1,-2,-3）下的E1-ω0曲线出现交叉现象,能级次序发生了变化。库仑能的绝对值EC随ω0的增加而非线性减小。     

采煤工作面煤层三维地质建模

为了直观展现采煤工作面煤层地质分布和煤岩体空间赋存状况,增强地质数据的表现力和利用率,提出一种Web端煤层三维建模方案。该方案以某煤矿16402采煤工作面部分采样数据为基础,结合规则格网法和自适应差分进化Kriging空间插值算法构建煤层表面的数字高程模型;之后借助Three.js技术和Catmull-Rom样条曲线实现浏览器端采煤工作面煤层三维可视化模型,并实现煤质指标的动态展示。研究表明,所建模型真实地反映了工作面煤层的形态、产状和矿石品位,为生产方案对比决策提供了可靠依据。     

一种基于梯度域的三维军标绘制方法

为提高三维战场环境仿真中军标的标绘速度,提出一种基于梯度域的三维动态军标快速绘制方法。本方法首先提取军标覆盖区域的地形数据,通过梯度域计算获取对地形形状影响最大的若干特征点;通过特征合并对特征点进行进一步精简;通过对特征点进行样条插值,实现三维军标控制曲线的平滑过渡。实验证明,通过本绘制方法可以实现军标的快速绘制,并能使军标在动态运动过程中保持地形匹配,可显著提高军标绘制效率。     

一种新的窗函数法设计余弦调制滤波器组系统

针对用传统的窗函数法,设计滤波器组存在设计复杂、性能不理想等缺点,提出了一种新的余弦调制滤波器组设计方法。该方法采用了一种在理想滤波器的过渡带内插样条函数的窗函数法设计原型滤波器,放松精确重构的限制条件,将余弦调制滤波器组的设计问题转化为无约束的目标函数的优化问题;再用量子粒子群优化算法优化目标函数,求得最优参数通带截止频率,设计出有限冲激响应（finite impulse response, FIR）原型滤波器。仿真实验表明,用本文算法设计的余弦调制滤波器组在幅度失真、混叠失真、信噪比、重构误差等方面都明显优于用传统的“砖墙式”理想滤波器设计的余弦调制滤波器组,用本方法设计的余弦调制传输复用器在通信系统中的应用也有很好的性能。     

基于改进的经验模态分解的时间序列匹配算法

针对经验模态分解（EMD）的不足之处,对原有EMD方法中利用上下包络的乎均值得到平均包络进行了改进,采用三次样条对连续极值点的平均值进行插值获得乎均包络。通过这种方式,增加了近似极值点,在“筛”过程的每次循环中,只需要一次而不是两次祥务插值,缓解了“逆冲”和“欠冲”现象,改进了EMD方法,然后引用改进的EMD方法降低序列的维度,并用K均值算法实现模式匹配．实验结果表明,提出的在对EMD进行改进的基础上实现模式匹配的方法,优于传统的基于小波的模式匹配方法。     

盾构叠交穿越施工引起的既有隧道变形分析

针对上海新建11 号线盾构隧道夹穿地铁4 号线的工况, 采用数据监测的方法, 分析了先下后上穿越施工引起的既有隧道变形规律, 采用三次样条插值法对变形曲线进行了拟合, 并得出了穿越段全长纵向的变形曲率. 基于改进的隧道纵向等效化连续模型, 得出了隧道纵向变形曲率与环缝张开量的关系, 并结合行业规范, 对先下后上多层次穿越引起的既有隧道变形提出了建议控制指标. 研究结果表明: 新建隧道先下后上夹穿既有隧道时, 应控制开挖工程中的最大变形量; 内外圈的变形集中在上行线隧道中心线左右2.5 倍盾构外径范围内; 下穿施工时,外圈由于先期扰动, 沉降量较内圈更大, 先期扰动影响主要集中在外圈中心区域. 研究成果为地铁叠交穿越, 尤其是先下后上穿越既有隧道的保护提供了一定的理论基础.     

工业机器人最优轨迹规划算法

为优化机器人的工作性能,在分析工业并联机器人工作特性的基础上,将执行时间最优、跃度最小、能量最小、运动学和动力学约束为目标函数,应用惩罚函数法并加入初始速度、加速度、跃度和力矩约束,且目标约束条件中加入谐振频率限制,依据所建立的目标函数进行了遗传算法优化求解,对所得结果进行了三次样条插值,并在一台三自由度的工业搬运并联机械手上进行了实验。结果表明,在保证工作效率和节约能量的条件下,该轨迹规划方法可以减少机械部分的跃度,避免机械部分的谐振,降低机械和电机的磨损。     

基于过渡面重构的CAD模型压缩算法

提出一种基于过渡面重构的CAD模型压缩算法,将B样条逼近形式的过渡面重构为过渡参数表达形式,可有效精简所需的记录数据量.首先判断曲面边界是否是曲率线,以及是否存在某一方向上的边界线为圆弧并排除非过渡面.然后通过曲率线追踪得到曲面曲率线上的离散点,由离散点构造截面圆弧,由截面圆弧计算出过渡面参数.最后给出了模型压缩实验,结果表明该算法对于包含较多过渡面的模型,压缩率超过60%,压缩误差小于1×10-4.     

花键轴冷滚压成形的分齿条件

自由分度式花键冷滚压成形工艺,不具备分度装置,成形过程的分齿阶段对整个滚压过程的成败至关重要.为保证冷滚压加工的正确分齿,必须对影响冷滚压成形分齿阶段的花键参数和滚压模具几何参数给出限定条件.按照滚压成形前后工件(花键)体积不变的原则给出毛坯直径的计算公式;根据分齿阶段花键毛坯与滚压轮作等线速纯滚动的运动特征,推导保证正确分齿要求的滚压轮齿顶圆直径公式;根据滚压时的受力分析,给出旋转条件及滚压轮的齿数条件;分析主轴转速及径向速度对分齿时齿距累积误差的影响.对所得结论进行实验验证,按照理论计算的结构参数及工艺参数,可以滚压出4级精度的渐开线外花键轴.