截面线等误差步长法计算点云刀具路径规划

提出了一种利用截面线等误差步长法计算点云刀具路径的算法。首先定义一组截平面,运用点云切片算法求出截平面与点云的交线,作为刀触点(CC)轨迹。刀触点轨迹是由大量离散点组成的点集,本文中提出了一种等误差步长法对刀触点轨迹计算刀触点,然后利用最小二乘法拟合刀触点附近点获得平面,平面法矢作为刀触点的法矢,沿法矢偏置刀具半径得到对应的刀位点,并对生成的刀位点进行干涉处理。该算法计算出的刀具路径包含的刀位点数量更少,误差均匀且都满足最大误差要求,最后通过实例验证了算法的可行性。     

基于激光雷达点云的配网带电作业机器人的目标识别

为满足配网带电作业机器人作业任务要求，提出一种基于激光雷达点云的电气设备识别方法。采集点云后，进行预处理操作，清除干扰点并保留作业区域的点云。基于几何特征，初步检测电杆和绝缘机械臂，然后利用电杆与机械臂之间的几何约束条件，通过最小二乘法对识别结果进行迭代优化。利用所获得的电杆和机械臂构成结构所提供的几何信息，进一步处理电力线点云，实现电力线点云识别。实验表明，该方法能快速、准确、稳健地从作业区域的激光雷达点云中分割和识别电杆、机械臂和电力线，为机器人执行各种后续作业任务提供充足信息。     

改进人工势场法的双机械臂路径规划算法

针对采用传统人工势场法对双机械臂系统进行路径规划时无法约束双机械臂整体位姿,容易陷入局部极值点的问题,对人工势场法进行改进.采用D-H法对双机械臂系统进行运动学分析,采用圆柱——半球体包络盒模型作为碰撞检测模型;构建新的势能函数对双机械臂系统规划路径;采用构建虚拟目标点的方法帮助机械臂逃离局部极值点.仿真实验表明,改进算法克服了人工势场法局部极小的缺点,实现了对双机械臂系统的路径规划.     

基于八叉树网格的点云数据精简方法研究

提出一种基于八叉树网格的点云数据精简方法,该方法利用八叉树来建立散乱点云数据之间的几何拓扑关系,计算出包围盒内点云的平均法矢与点法的夹角,依据夹角的大小作为立方体是否再分的条件,保留其立方体内最接近平均法矢方向的一个点,从而达到精简目的.     

基于改进人工势场法的双机械臂避障路径规划

针对双6自由度机械臂提出了一种基于改进人工势场法的避障路径规划算法。分析了双机械臂的协作工作空间,确认了双臂自碰撞的可能。针对静态障碍物对主机械臂进行避障运动规划,完成主机械臂路径规划后,再将主机械臂作为从机械臂运动时的动态障碍物,为从机械臂规划避障运动路径。利用新的势能函数代替传统人工势场法的势能函数,对双机械臂进行避障路径规划;由于传统人工势场法在机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的缺陷,因此,增加了虚拟吸引点,避免机械臂陷入局部极小值。仿真实验表明,该方法实现简单,满足双机械臂避障的要求,能够有效地为双机械臂规划出无碰撞路径。     

一种超冗余机械臂的工作空间求解方法

介绍一种24自由度的蛇形机械臂的结构及运动学特点,分析传统蒙特卡洛法在应对此类超冗余机械臂时存在的不足。引入基于k-NN（k近邻）的点云边界提取方法,改善蒙特卡洛法计算中存在的点分布不均、点云生成速度慢和点云边界提取困难等问题。最后将改进的方法应用于蛇形机械臂的工作空间求解并证实其计算效率及实用价值。     

回转形体点云的旋转轴线自动提取

固体火箭发动机推力线的测定是航天器精密安装领域的一项关键技术,也是回转形体旋转轴线提取的一种代表性应用。针对现有相关方法存在的结果不够客观、可靠性不高且适应性欠缺等问题,提出了一种基于表面法矢约束的回转形体点云旋转轴自动提取方法。首先,计算形体点云的表面法矢,通过设置最小二乘法矢计算标准差阈值剔除非可靠点集,用以对旋转轴计算结果进行质量保证;然后,选用可靠点作为种子点,依据种子点同纬点集法矢之间的特殊关系对此点集进行筛选,并对提取的同纬点集进行平面拟合和空间圆拟合,得到旋转轴初值;最后,根据点云表面法矢与旋转轴之间的位置关系列出最小二乘平差的目标函数,通过迭代平差求解初值的改正数,从而得到最终的旋转轴提取结果。通过实验测试,利用模拟数据和实测数据对方法的准确度和精密度进行验证。实验结果显示:有效采样间隔点云的旋转轴提取结果偏斜量达到0.01°以内,横移量达到0.02mm以下,表明提出的方法正确,可以实现对回转形体点云旋转轴线的高可靠性自动提取。     

逆向工程中点云邻域搜索及法矢估算相关算法研究

在逆向工程中,点云的邻域搜索、法矢估计及调整是光照处理、曲率计算及曲面重建等后续工作的基础.介绍了一种自动进行空间划分的方法极大提高了点云邻域搜索速度,同时给出快速有效的点云法矢估计算法和基于临近点的法矢调整算法.     

基于栅格法的机械臂工作空间解析方法研究

针对工业机械臂在运动控制中以及轨迹规划过程中存在工作空间边界解析计算量大,且存在不可解析奇异点的问题,提出了栅格法的解析方法。首先,根据机械臂的物理参数建立运动学模型,运用蒙特卡洛方法建立机器人工作空间的云图。其次,对机械臂的三维工作空间点云进行分层次分割处理,完成点云的坐标变换,并建立栅格,对存在边沿奇异点的问题能够避免。最后,利用栅格法提取云图的边界点,从而得到工作空间的边界。     

一种钣金折弯过程抓取点轨迹计算方法的研究

提出一种钣金折弯过程中的机械臂末端抓取点空间轨迹的计算方法,利用钣金折弯过程中中性层长度不变特性,建立折弯过程的数学模型并计算得到抓取点空间位置坐标与钣金折弯参数之间的数学关系,通过Matlab计算得到其位置坐标与工进距离之间的函数图像,并通过Ansys对折弯过程进行仿真,对计算结果进行了对比与分析.验证了数学模型的正确性,为钣金折弯过程机械臂末端路径规划提供了理论依据.