基于改进遗传算法的柔性抛光工业机器人抛光时间优化

为实现抛光时间最优的目标，课题组对自主研发的柔性抛光工业机器人抛光轨迹进行了合理规划。从表壳的表耳处取得一系列工业机器人机械臂工作的位置点，通过求解逆运动学方程得到相应的关节位置，采用三次B样条曲线拟合的方法得到各关节的轨迹曲线；用B样条曲线的控制定点约束代替运动学约束，并基于改进的遗传算法，求解出时间最优的时间节点；在此基础上，规划得到满足时间最优的非线性轨迹曲线。研究表明：基于改进的遗传算法，能够很好地避免传统遗传算法的“退化”现象，更快地求得最优解，即抛光工业机器人的抛光工作时间达到最优。     

基于IGA的机械臂时间最优轨迹规划

针对传统机械臂轨迹规划效率较低的问题，课题组提出了对传统遗传算法初始种群的选取及种群的变异策略改进的方法。该方法以三次B样条插值曲线作为轨迹规划的基础，以各关节运动角速度、角加速度、角加加速度作为运动约束，使用改进型遗传算法（improved genetic algorithm，IGA）进行时间优化，可以得到满足运动约束条件的时间最优运动轨迹。课题组以自主研发的QFB140机械臂作为研究对象，采用改进型D H参数进行标识，并导入MATLAB进行仿真。结果表明：IGA在时间优化上有了较大提升，进一步实现了时间最优轨迹规划，提高了工作的效率。     

螺丝锁付装置取放料时间寻优轨迹规划

为提高螺丝锁付装置的锁付效率，课题组针对锁付过程中最频繁的取放料操作进行时间寻优轨迹规划。课题组以旋量理论建立运动学模型，基于运动合成的思想，采用多段六次多项式插值算法进行规划轨迹，并结合改进粒子群算法得到时间插值节点的优化解。仿真实验结果表明：采用改进粒子群算法，在迭代约40次时算法达到收敛，轨迹所需时间相对于优化前缩短了约30%；关节空间下各关节的位置、速度和加速度曲线连续平滑，无明显突变，末端笛卡尔空间下轨迹满足取放料轨迹的设计要求。该时间最优轨迹规划的方法有效提高了螺丝锁付装置的工作效率。 〖HT5”H〗关键词：螺丝锁付；轨迹规划；旋量理论；改进粒子群算法；六次多项式插值算法     

基于连续小线段曲率连续全局光顺算法

小线段所描述的曲线轨迹在相邻线段的转角处,由于在切线方向会发生突变,曲率也不连续,从而导致了刀具加工中,在通过转角处时会发生速度波动和加速度突变。笔者提出一种基于三次B样条插值拟合的连续小线段路径全局光顺算法,对满足转角和弓高误差约束的连续小线段进行插值拟合,使拟合刀具路径达到G2连续,从而有效提高进给速度,改善加工质量,提高加工效率。最后通过仿真实验验证了本文中算法是有效的。     

面向工业机器人的位姿同步加减速算法

为满足工业机器人在执行笛卡尔空间下的连续轨迹控制指令时,机器人末端执行器位置轨迹和姿态轨迹光滑连续且同步规划的要求,提出一种面向工业机器人的位姿同步加减速算法。从正弦波加速度曲线加减速控制方法出发,采用最佳平方逼近法,求出了具有光滑连续曲线的加速度-时间、速度-时间和位移-时间函数。在所求函数的基础上,按照完全同步控制策略,给出了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理过程,最终得到位姿同步加减速算法。实验结果表明:相较于非对称S曲线加减速控制方法、带约束S型曲线加减速控制方法和正弦波加速度曲线加减速控制方法,以及本文所提算法的规划运动时间分别缩短了5%、5%、3.2%,时间复杂度分别降低了48.9%、50.5%、16.4%,运动曲线平滑性更好,实现了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理。     

B样条曲线下的MPC轨迹重规划算法

为加强无人驾驶车辆在复杂环境道路上行驶的平滑性,减少车辆的抖振,提高乘坐舒适性,提出了一种基于B样条曲线的MPC轨迹重规划算法。该算法将B样条曲线与MPC轨迹重规划算法进行有效结合,利用B样条曲线局部性和凸包性的优势,对重规划算法规划出的离散点进行拟合,提高规划路径的平滑性。基于Matlab/CarSim进行联合仿真,对建立的轨迹重规划模型及控制模型进行双移线工况下的仿真验证。结果表明:相比于不加平滑算法的规划轨迹,双移线工况下,多项式拟合曲线规划出的路径侧向最大加速度和横摆角速度分别降低了56. 01%和60. 52%,B样条曲线降低了77. 08%和68. 55%,验证了算法的正确性和有效性。     

基于遗传算法的复杂平面曲线轮廓度误差评定

针对不规则曲线轮廓度误差评定中存在的问题,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)插值与遗传算法相结合的复杂曲线轮廓度评定方法,对离散数据点表示的理论轮廓进行3次NURBS插值反算控制点,建立了理论轮廓曲线的数学模型;采用实数编码的遗传算法求解测量点与理论轮廓曲线位置偏差,消除了由于位置偏差引起的轮廓度评定的不精确问题;阐述了测量点到理论轮廓最短距离的求解算法和步骤。实验结果表明该方法能够快速获得较好的误差评定结果。     

用普通数控铣床磨削平面凸轮

文章论述了利用三次均匀B样条曲线函数对凸轮廓线离线数据进行插值处理的方法，并给出了刀位数据的生成算法，以及在此基础上对普通数控铣床的稍加改造进行凸轮的磨削加工所取得的良好效果。     

基于位姿调整的晶圆传输机器人轨迹规划

为了提高晶圆传输机器人的运行效率和运动平稳性，课题组基于末端执行器的位姿调整对晶圆传输机器人进行了轨迹规划研究。首先，介绍了晶圆传输实验平台的机构组成，在此基础上采用了动静法对晶圆受力进行分析，得出加速度与位姿角度之间的内在关系；其次，提出了一种基于位姿调整的S曲线加减速控制算法，并基于该算法实现了对末端执行器的轨迹规划；最后，采用MATLAB软件编程，实现了关键参数的求解和算法仿真，得到了加速度、速度、位移随时间变化的曲线图。应用结果表明此轨迹规划可以在保证高度运动平稳的情况下提高晶圆传输机器人的工作效率。     

一种新型服务机器人的设计与分析

随着老龄化社会的到来和机器人技术的发展，服务机器人成为了机器人领域的研究热点之一。以提高服务的舒适性为切入点，设了一款新型服务机器人并对其机械臂轨迹规划进行了研究。首先，结合轮式与足式的优点，设计了一种新型轮足式的服务机器人底盘，并且采用麦克纳姆轮进一步提高服务机器人的运动性能；其次，以人臂为参考对象，确定了服务机器人机械臂的自由度，并建立了服务机器人整体三维模型；最后，在MATLAB中建立机械臂模型，分析了其直线插补运动与曲线插补运动。仿真实验表明，机械臂运动时各关节的角位移、角速度和角加速度都是光滑、无跳变现象，即所设计的机械臂无论是做直线运动还是曲线运动都能够平稳的工作。     

4足机器人多步态规划与仿真

为了实现一种前膝后肘式4足机器人多步态稳定行走，课题组采用D H法对机器人进行运动学建模，求解了其运动学正解和逆解。规划了不同步态的足端轨迹和质心位置，分析了静步态和动步态下支撑相和摆动相切换序列，通过平滑关节角过渡的方法使机器人从静步态过渡到动步态。将MATLAB中规划好的关节轨迹作为ADAMS驱动输入，实现了3种步态下的连续仿真。分析了平地行走步态、越障步态和对角小跑步态下机器人运动特性。结果表明规划的3种步态有效可行，静步态和动步态衔接平滑，为驱动元件选型和步态参数优化提供了参考。     

三向剖分域上的二元四次样条插值与逼近

文[1]、[2]曾讨论了用S41（△mn（1））、S41（△mn（2））作为插值空间的插值问题，[3]讨论了三向剖分域上S31空间的B样条对偶基与拟插值。本文主要用B－网方法研究了平行六边形区域在三向部分△63下的一类二元四次样条插值，并给出了它的存在性、唯一性及逼近度问题。     

螺杆钻具马达线型的优化设计

应用齿轮啮合理论原理，采用三次样条函数作为拟合曲线进行数值分析，得到离散的定子与转子共轭线型.以简单函数寻找解析解的方法为基础，扩散到以数值分析为基础寻找优化解的范围.将简单函数求解法与三次样条插值法进行比较，证明了优化方法的有效性与可行性.     

基于G1连续的圆弧与B样条分段区间确定及重构方法

在逆向工程中,截面曲线重构质量的高低决定了能否更好地反映物体的初始设计意图。高精度分段点的提取则 是提高重构质量的关键。针对圆弧与B样条曲线重构过程中,无法确定分段点所在区间问题,提出了圆弧与B样条线 性化处理方法,并结合基于数理统计原理的分段点区间确定办法和基于黄金分割法的重构方法,提取了圆弧与B样条间 的高精度分段点。实例证明该方法能在现存数据之间搜寻精度更高的分段点。该方法有效地解决了圆弧与B样条高精 度分段点提取问题。     

基于三点分段的一类三角样条曲线的扩展

基于文献[5]中三点分段的一次和二次三角基函数的扩展,首先给出了带参数的二次和三次三角调配函数,当λi=0时,二次和三次三角基函数分别退化为文献[5]中的一次和二次三角基函数,然后建立了一种带局部调节参数λi的分段三角样条曲线。通过调整参数λi,能够使得当参数λi越大时,分段三角样条曲线越逼近控制多边形。对于曲线的连续性也做了相关的讨论,二次最高可达G2连续,三次最高可达G4连续。最后给出了两个数值例子,分别利用文中给出的二次和三次调配函数构造了达到G1连续和G3连续的两条曲线。     

关于S_4~1(△_(mn)~((2)))插值的几个问题

文[1]研究了矩形域上一类二元四次样条插值的存在唯一性和逼近度,本文继续[1]的工作,进一步讨论此类插值样条对于一阶导函数的逼近度,并利用此类插值样条给出一个二元函数的数值积分公式。     

多层砂岩油藏层内纵向非均质性表征方法探索

提出了基于拟相对渗透率曲线的层内纵向非均质性表征方法。根据具有区域代表性的岩芯规模的相对渗透率曲线计算出任意测井分度点的相对渗透率曲线; 基于层状砂岩油藏动力拟函数的思想, 计算出井点小层产层规模的动力拟相对渗透率曲线; 研究了岩芯规模的相对渗透率函数与产层规模动力拟相对渗透率函数之间的关系; 采用插值方法得到井间任意网格动力拟相对渗透率曲线; 最后采用等效含水率方法对油藏模型任意网格的原始相对渗透率曲线进行端点标定, 确定不同区域的动力拟相对渗透率曲线。采用上述方法对海上 M 油田 X 井组进行了历史拟合, 与传统数值模拟方法相比, 该方法历史拟合程度更高, 更能精确地描述非均质性储层综合驱替特征。     

黄变换的穿越筛分法

基于黄变换提出了一种分解非线性、非平稳时间序列的穿越筛分方法,该方法先搜索到信号的局部极值点,然后定位出相邻局部极值点间的穿越点,最后使用三次样条对穿越点列插值,可近似得到信号的包络中值。通过实例比较分析了穿越筛分法与黄变换的经验模态分解方法,筛分结果表明该方法简单有效,可以从观测时间序列中筛分出较好的各阶固有模态函数。     

三个方向网上的二元周期样条插值问题

三个方向网上的二元样条逼近问题强烈地吸引着许多中外学者的兴趣.C.K.Chui 和王仁宏在[1]中用光滑余因子方法讨论了二元样条函数空间的维数.沙震在[2]中用 B—网方法给出了二元三次样条的插值与逼近.其后,徐利治等在[6]中也讨论了类似问题.关于双周期的二元三次样条空间问题,H.G.Ter,Morsche 在[3]中曾对该空间的维数作过猜测,但未予证明.最近,肖绍良在[4]中给出了该空间维数的证明和一组 B 样条基底.本文采用 B—网方法,继续这方面的工作:(1)讨论了一类单周期二元三次样条空间的维数、存在性唯一性及逼近度.(2)给出了一类双周期二元三次样条的插值及其逼近度.     

曲线、曲面的计算机辅助设计

文章对B样条曲线、B样条曲面的生成进行了研究,同时还研究了B样条曲线的修改。生成及修改的结果可在计算机上显示。该研究是用C语言实现其算法的。