基于FIR滤波的拐角精确插补算法

刀具轨迹一般是由一系列直线（G01）或圆弧(G02)组成，为了实现路径之间的平滑转接和精确过渡，课题组提出了基于有限脉冲响应（FIR）的连续拐角精确插补算法。该算法利用FIR滤波器对速度脉冲进行滤波，生成刀具的拐角轨迹，通过调节滤波器重叠时间，精确控制拐角轮廓误差，利用过滤后脉冲生成加速度曲线的频谱，加速度曲线可以避免不必要的残余振动。通过实验与传统点对点（p2p）插补算法进行对比，课题组提出的算法加工时间减少了14.6%，加工效率明显提高。     

圆弧插补的半点最小偏差法

在数控轮廓加工中,圆弧插补被广泛的运用。针对圆弧插补算法的精度与效率问题,对比最小偏差用于圆弧插补时,存在着插补算法程序复杂且执行速度不高的缺点,提出使用半点最小偏差法来实现圆弧的插补,并讨论了四象限圆弧插补的统一编程问题,该算法简单,插补精度高,明显地提高了插补的效率。     

四轴机器人控制系统设计

针对四轴机器人运动控制问题,设计开发了一套基于雷赛运动控制器和触摸屏的具有人机交互功能的四轴机器人运动控制 系统。首先采用改良D H法建立了机器人的运动学模型,并对机器人进行运动学分析,求得了机器人的正逆运动学的解。然后分析划分了机器人控制系统的功能 ,在运动控制器上开发了相应的参数设置模块、状态监测模块、文件管理模块和运动控制模块,并在触摸屏上设计了人机交互界面。最后通过分析机器人在空间 的直线运动,设计了机器人直线插补算法,并在运动控制器上开发了相应的插补运动模块。经实验验证,控制系统能够有效地对四轴机器人进行运动控制,且运 动过程平稳可靠。控制系统解决了四轴机器人的运动控制问题。     

基于三轴线性插补的的裁剪跟随方法

针对多层自动裁床片式裁刀的运动控制,提出了一种新型的裁刀跟随算法,通过普通运动控制器的三轴线性插补功能来实现任意二维曲线的插补跟随。先将曲线按照精度要求离散为直线段,然后将裁片轨迹划分为若干直线组成的节段,以刀片围绕刀尖点的旋转运动实现节段内直线间的转接。该算法重点考虑刀具形状参数的影响,过剪量可控。误差分析和实验表明,该算法有效可行。与已有的技术相比,具有插补跟随精度高,实现成本低的特点。     

试论空间任意曲线的一种插补算法

提出了点对理论廓线偏差的新的算法，探讨了全面评估构成插补轨迹的拆线段对理论廓线的偏差，给出了直线、球面综合偏差的几何意义，比较了新的算法与传统算法的加工误差，结果表明，新算法能够提高ＣＮＣ系统的加工精度．     

三维激光切割数控系统的示教及插补算法研究

系统介绍了针对两种加工对象——空间曲面和任意平面的激光切割程序的示教生成方法;讨论了基于映射法的空间圆弧插补算法和对旋转影响的补偿控制算法相结合而得出的五轴联动插补算法。实践证明基于这些算法的新型五轴联动激光切割加工控制系统可以保证空间激光切割加工有效进行。     

基于管管相贯的五轴插补算法的研究

针对目前等离子数控切割机进行管管相贯坡口切割过程中,管端相贯数学模型有局限性、插补算法尚不完善等问题,文章通过对各类管管相贯进行分析,提出统一的坡口相贯线数学模型,在该模型的基础上,提出变步长相贯线的五轴插补算法,最后在切割运动方案的基础上,完成机床逆解的理论计算。仿真结果显示,该算法在保证切割效率的前提下,实现了加减速控制,保证加工稳定性,提高切割加工精度。     

数控系统中最小偏差法曲线插补的探讨

本文介绍一种用于加工曲线、空间曲面及列表曲线的最小偏差法曲线插补方法,该法尤其适合于微处理机的数控系统中。     

改进A的4阶贝塞尔曲线路径规划

自动引导车（AGV）路径规划时，传统的A算法存在应对障碍物时生成路径平滑度低、累计折角多、易碰撞等问题，课题组提出一种利用Bezier曲线与A算法相结合的路径优化算法。首先利用A算法在有障碍物的栅格地图上规划出最短路径，找出路径转弯处的特征点；然后利用4阶Bezier曲线在2个特征点生成一条满足安全避障距离、具有一定曲率、路径相对更短的Bezier曲线；最后结合A算法生成的直线和Bezier曲线得到一条新的无碰撞曲线。试验结果表明在2种不同的障碍物密度下，课题组提出的新算法比传统A算法路径长度平均减少5.5%、转弯角度平均减少654%、碰撞次数平均减少100%。新算法法使AGV路径规划可减少路径长度和转弯角度，提高了AGV的工作效率和安全性能。     

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     

二维半图像序列的三维空间内插

提出了二维半(灰度/深度)图像序列的三维內插方法,该方法摆脱了原实摄路径限制,可在空间內任意巡行。采用空间稀疏化采样,从而达到大量节省存储量和高度灵活地可控再现空间场景的目的。为解决三维內插中庞大的计算量,研究了快速而实用的散点算法和深度适应的Warp算法。通过介绍三维內插的几种简单情形,导出了一些简单、实用的算法。计算机仿真结果显示了这一新方法是完全可行的。     

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。     

基于LazyPRM算法的工业机械臂动态避障和轨迹规划及协调作业研究

针对6自由度关节串联型工业机械臂在动态作业环境中的实时智能避障问题,首先提出了一种基于改进LazyPRM算法的实时路径规划方法。该方法在传统的LazyPRM算法的基础上,引入了节点代价来对最短路径进行代价评估,通过优先选择最小代价的最短路径来避开发生碰撞的路径;然后通过仿真实验对比了传统的路径规划方法与所提出方法的性能优劣,结果表明所提出的方法满足工业机械臂在动态环境中的实时避障规划要求,避障性能优于传统方法;接着利用五次多项式轨迹插补方法对工业机械臂进行关节空间的轨迹规划,仿真表明:采用五次多项式插补法可以得到平滑的关节角度、角速度及角加速度变化曲线;最后利用装配有五指灵巧手的工业机械臂进行单手和单臂、双手和双臂协调配合,进行抓、夹、插剪、推、锤等作业,仿真实验确认了本文所提方法的有效性。     

基于RTX的参数化插补算法的仿真研究

在数控机床高速加工过程中,常规采用的增量式递推算法采样插补技术由于后一步的计算都是建立在前一步结果的基础上,容易产生误差累积效应。为了解决这一问题,笔者提出了参数化插补算法,并建立了参数化插补轨迹模型,基于自动加减速控制原理,自主开发设计了Windows XP SP3 + RTX实时扩展数控系统软件平台,通过平台进行仿真实验。结果表明提出的参数化插补算法能有效解决累积误差的问题,同时能够很好地减小弓高误差。     

基于直角坐标机器人的计量封印自动化包装装置

针对计量封印产品自动化入盒包装的生产需求,设计了一种直角坐标机器人,其具有三轴运动结构,通过直线插 补规划运动路径,采用气动吸盘作为末端执行机构。装置应用机器视觉检测技术识别封印条码,根据条码编码,PLC控 制机器人自动抓放封印到包装盒中指定位置。实验证明,该装置在精度、效率和稳定性上均达到了企业大批量自动化生 产的应用要求。     

多移动机器人3阶段解耦路径规划

针对多移动机器人集群在路径决策时任务执行时间过长、容易陷入死锁等问题，课题组提出了一种3阶段解耦路径规划方法。利用栅格法建立二维环境模型，首先以传统蚁群算法为基础，引入参数自适应机制和路径指引函数，提高算法的收敛速度；其次将多机器人集群路径规划分为3个阶段，提前预判出冲突路段，减少机器人的等待时间和绕行距离；最后利用MATLAB软件进行仿真实验。仿真结果表明：使用改进后的蚁群算法进行路径规划最优路径长度减少了5.5%，算法的收敛速度提升了近50%；在不同的栅格环境下，可以有效地预测和消解多机器人间的冲突。该研究为多机器人的路径规划提供了一种新的方法。     

基于混合蚁群粒子群算法的立体库堆垛机路径优化

针对自动化立体仓库中的堆垛机路径优化问题，课题组通过分析立体仓库中堆垛机的工作特点与运行情况，提出了基于混合蚁群粒子群算法的路径优化方法，在传统的蚁群算法中结合粒子群算法思想，使算法同时具备蚁群算法的正反馈与粒子群的多样性。通过对实例进行MATLAB仿真分析表明：混合算法路径优化速度较快，且比以往的路径更短。研究使堆垛机的运行效率得到提高。     

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。     

一种用于相干源分辨的测向算法

提出了一种用于任意阵列相干源分辨的测向算法─内插平滑算法，该算法通过内插实现了任意几何排列阵列上的空间平滑，能够完成任意阵上的相干源分辨。计算机模拟结果证明了该方法的正确性。     

基于颜色特征的筒纱分拣机器人识别定位方法

针对筒纱分拣机器人作业目标的表面纹理复杂、位置随机摆放等干扰因素的问题,课题组提出了基于颜色特征的筒纱识别定位方法。构建了具有视觉感知的4自由度DOBOT筒纱分拣机器人系统,通过视觉系统获取筒纱多目标的图像,采用对图像进行预处理的算法来提高分拣目标的对比度;将作业目标由RGB空间转换到HSV颜色空间,提取各分量的颜色特征,采用区域生长法对不同颜色的多目标区域进行提取;建立基于图像信息的形心坐标,对各目标区域的连通域进行定位。实验结果表明：该方法能够实现对不同颜色的作业目标的识别与定位,并在分拣机器人的手眼标定的基础上,实现了对不同颜色的作业目标进行分拣。