机器人轨迹规划的有效方法

针对工业机器人轨迹规划平顺性要求,提出了采用五次均匀B样条曲线构造机器人4阶连续的轨迹,根据B样条相关理论,反算出五次B样条曲线函数,在关节空间中满足机器人运动学参数约束,由已知插值点利用五次B样条插值规划得到机器人各关节运动轨迹,利用ADAMS对PUMA560机器人运动参数进行仿真验证,验证其速度、加速度和加加速度的连续性,为轨迹平顺性问题提供了切实有效的方法。     

六自由度机械臂的设计与轨迹规划研究

针对机械臂应用过程中,实际工况对机械臂在空间位姿的任意性、重复性和稳定性提出更高的要求,设计了六自由度机械臂并对其进行了轨迹规划。利用三次多项式插值法和五次多项式插值法进行了关节角轨迹规划效果对比,得出机械臂在笛卡尔空间的运动轨迹。研究结果表明,采用五次多项式插值法完成轨迹规划后的机械臂运动平稳且振动较小,机械臂机械结构设计合理,几何参数正确,具有较高的应用价值。     

基于B样条的6R机器人轨迹规划及仿真

针对6R工业机器人工作过程中要求运动平稳且轨迹光滑连续的问题,提出用三次均匀B样条曲线对各关节进行轨迹规划。分析了三次B样条曲线的反算过程,并以PUMA560机器人为例在关节空间插值得到其运动轨迹。基于CATIA和ADAMS对机器人各关节角的位移、速度和加速度等运动学参数进行仿真验证。     

基于遗传算法的新型混联搬运机器人的轨迹优化设计

传统路径规划方式多采用多项式样条曲线,次数高,轨迹计算量大,考虑工作效率及运动平稳性的要求,提出了基于速度约束的4-3-4关节空间的轨迹规划,并采用基于外点惩罚函数法的遗传算法优化多项式插值时间,通过Matlab进行各关节的位置、速度、加速度仿真验证表明,所设计的方案能保证机器人运动时间最短,且关节曲线连续平稳。     

井下搬运机械手的设计与轨迹规划研究

针对煤矿在井下搬运和运输的特点,设计了6自由度的井下搬运机械手模型并对其进行了轨迹规划研究。利用五次多项式差值法对机械手各关节进行了轨迹规划,并利用MATLAB的Robot工具箱得出了各关节的位置、速度、加速度信息及搬运机械手在笛卡尔空间的运动轨迹。研究表明,所设计的搬运机械手设计合理,参数正确,为后期优化提供了理论依据。     

六自由度机械臂的运动学分析和轨迹规划研究

针对现有六自由度机械臂在完成对目标物体抓取的过程中运动轨迹偏差较大和不平稳的问题,以六自由度机械臂为研究对象,并在SolidWorks平台下建立三维模型。运用D-H法建立运动学模型,完成正运动学分析,并利用数值法确定机械臂在空间中的活动范围。采用五次多项式插值算法对六自由度机械臂的运动轨迹进行规划,并在MATLAB软件环境下仿真得到机械臂末端点从起始点到目标点在空间中沿三坐标轴的位移变化曲线和运动轨迹。研究结果表明,六自由度机械臂机械结构参数设计合理,在两点之间采用五次多项式插值算法对机械臂运动轨迹进行规划,所得运动轨迹曲线连续平滑,没有跳变点,具有一定的应用价值。     

UR5机器人运动学分析与轨迹规划研究

以UR5机器人为研究对象,为提高作业效率并保证其运动的平稳性,对其进行运动学分析与轨迹规划研究。采用D-H方法对机械臂的正、逆运动学进行了分析。以关节最大速度为约束,结合五次多项式得到了机械臂各关节的轨迹。通过建立机器人的Simulink控制模型,以关节角速度为输入,得到关节的角加速度曲线。通过对比轨迹规划与模型仿真的结果,验证了运动学方程的准确性。     

煤矿智能巡检机器人稳定平台的工作空间分析及平滑轨迹规划研究

针对传统稳定平台难于实现煤矿智能巡检机器人承载巡检仪器受井下崎岖路面产生六自由度的复合干扰问题,设计了一种4-SPU并联机构作为稳定平台装置。采用矢量法构建运动学逆解模型,通过三维边界迭代搜索法求解可达工作空间,分析可得工作空间连续无空洞现象。采用7次B样条插值方法构造平滑轨迹,以稳定平台冲击度最优建立目标函数,通过序列二次规划方法进行优化。仿真结果表明,智能巡检机器人稳定平台跟踪轨迹的速度、加速度和加加速度平滑连续且满足运动约束条件。该研究为后续智能巡检机器人的动力学分析和控制研究提供了理论依据。     

基于Matlab和Pro/E的机械手运动轨迹仿真研究

采用D-H法建立机械手的连杆坐标系,在关节空间进行轨迹规划,利用Matlab编程求得机械手各个关节每段轨迹的插值多项式,利用Pro/E建立机械手的三维模型,以Matlab求得的插值多项式作为运动仿真时各关节的运动规则,最后得到仿真结果。     

笛卡尔空间-五自由度机器人手臂自由度分析

以六自由度机器人手臂理论为基础,分析了一种五自由度机器人手臂在笛卡尔坐标系下臂形与自由度的关系,通过机器人手臂逆解算法,结合空间几何理论,得出了五自由度机器人手臂在笛卡尔坐标系下缺失自由度与关节坐标的关系,建立Matlab仿真环境,验证了结论的正确性。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人钻臂运动学研究

通过分析煤矿井下瓦斯抽采钻孔机器人钻臂机构动作过程和结构原理,建立了钻臂关节坐标系,得到了连杆D-H参数,根据建立的钻孔机器人钻臂正向运动学模型,求得钻孔机器人钻臂基坐标系与钻杆末端坐标之间位姿变换矩阵、钻臂关节变量与末端位姿关系式;运用非线性映射能力强的RBF神经网络算法,实现了钻臂运动学逆解的快速和高精度求解。采用蒙特卡洛法对钻臂工作空间求解,得到了末端集合点在钻臂工作空间的散点图,验证钻臂设计工作空间可行性。该研究可为钻孔机器人钻臂的精确定位、运动学分析、轨迹规划奠定基础。     

区域背景下生态空间网络与热环境分析

近几年，随着城镇化的不断发展，城市建设用地逐渐增加，生态用地不断减少，区域热环境问题已经逐渐成为一个生态问题。利用统计分析和理论分析相结合的手法，通过建立地表空间格局指数，将区域内的生态空间数据化；通过对区域内温度进行分析，得到了区域内热环境特点，利用空间温度模型计算公式得到了区域内温度极值和生态空间的关系，利用数理统计温度点的特性建立了温度空间模型曲线；通过分析模型曲线，研究了生态空间与区域热环境的关系，探讨了生态格局对生态空间网络的影响机制。研究表明，随着生态空间指数的增大会导致区域环境温度不断降低。该结论为后续区域热环境的研究提供了理论依据和实际应用价值，具备积极的现实意义。     

宏程序在加工空间曲线槽中的应用与研究

通过对空间曲线槽建立数学模型,用拟合法对空间曲线槽进行加工,解析了空间曲线槽加工中的变量设置和变量之间的关系,探索了空间曲线宏程序的编制方法,并对FANUC系统空间曲线槽的数控铣削宏程序做了详细解析。     

煤矿地下水库储水空间构成分析及计算方法

针对西部近水平煤层煤矿地下水库有效储水空间难以确定的问题,提出了利用地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹方程计算各分带岩层冒落前后的体积差,从而确定煤矿地下水库不同分带内岩层的有效储水空间,解决了现有煤矿地下水库储水系数难以确定,导致地下水库储水空间计算困难的问题。基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与块体铰接带垮落岩层的空隙、裂隙与离层空间,得出了近水平煤层垮落带与块体铰接带有效储水空间的计算表达式。基于结构力学与断裂力学理论,分析了垮落带分界岩层可能形成的3种不同结构形式,推导了砌体梁结构、台阶岩梁结构及完全垮落情况下工作面上覆垮落带、块体铰接带分界岩层的垂直位移轨迹方程,得出了上覆不同岩层结构煤矿地下水库的有效储水空间理论计算表达式。以大柳塔煤矿近水平煤层煤矿地下水库工程实践为依托,采用UDEC数值模拟计算方法分析了工作面上覆岩层的断裂结构,研究得出了地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹曲线,发现地下水库四周边界位置较中间位置的垂直位移量小,即四周边界位置具有更大的储水空间。采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对各分界岩层的垂直位移曲线进行了拟合分析,得出了煤矿地下水库的有效储水空间。基于不同计算时步上覆岩层垂直位移曲线的差异,分析了煤矿地下水库储水空间的时空演化规律。通过在大柳塔煤矿进行现场抽放水试验,验证了上述煤矿地下水库有效储水空间计算方法的可行性及计算结果的可靠性。     

层状全空间电测深曲线类型与新方法研究

研究全空间直流电测深曲线的变化规律,为全空间直流电法的创新应用提供理论依据,采用理论计算层状全空间直流电测深曲线并统一归纳分类的方法,总结了全空间直流电测深曲线的类型和基本性质。结果表明,全空间条件下n层地层对应的曲线类型为2n-1种(n0),且远比半空间的复杂;层状半空间曲线类型仅仅是全空间条件下记录点以上的地层电阻率为无穷大的特殊情况;在超高阻层存在时,半空间曲线尾支呈45°角上升的渐近线在全空间条件下其尾支渐近线变为0°角,由此发现全空间条件下直流电法探测低阻层比探测高阻层具有明显优越性。利用全空间直流电法这一性质,发展出许多煤矿井下全新的探测方法,为煤矿层状地层条件下的全空间直流电测深法探测低阻含水导水等隐伏灾害性地质构造指明了应用方向,丰富了全空间电测深理论。     

地下空间三维激光扫描双轴同步插补算法研究

本文以BLSS-PE矿用三维激光扫描测量系统为基础,研究了一种双轴同步插补运动控制算法,该算法可以使扫描系统在地下空间扫描过程中,运行出任意轨迹,准确的获取地下空间形态。在某矿山进行的大量实验证明,对于不同的地下空间环境,双轴同步插补运动控制算法具有很强的适应性。     

用仿真规划机器人轨迹的研究

通过对机器人模型的运动仿真和对MOTOMAN_UP6机器人的在线试验,结果证明:在机器人操作空间规划的轨迹,即末端执行器在各个时刻的位移、速度和加速度参数,经过运动仿真可以准确、快捷地生成机器人各关节在各个时刻的角位移、角速度和角加速度参数。     

三维空间岩石裂纹分形曲线的分维估算

基于三维空间中岩石裂纹扩展形态的随机性与空间性,根据盒维数直接定义,提出δ-直角三角面积覆盖法,并通过Koch曲线验证。同时根据分形插值理论构造空间分形曲线,建立空间分形曲线的矢量模型。利用面积覆盖法分别对生成的空间分形曲线与其投影平面分形曲线计算分维。矢量分维值分量的不同反映空间分形曲线在各个方向上粗糙度的差异,从而造成各向异性,最终影响材料的力学特性,矢量分维的建立为进一步研究裂纹对岩石材料特性的影响提供了一个新方法。