机器人操作手工作空间中的奇异曲面

本文用静力平衡分析法研究了具有任意多个自由度的由转动副(有限转角或无限转角)和移动副构成的通用机器人操作手工作空间中奇异曲面的性质及其形成方法,探讨了引起奇异位置现象的原因,发展了一种可以确定机器人操作手工作空间中奇异曲面族在任意多个任意指定平面上的截面图的算法,编制了相应的计算机程序——WARM 软件包、作了实例计算。     

平面并联机构工作空间的三维螺旋扫描CAD求解

针对平面并联机构无奇异位置工作空间求解困难、过程繁琐、计算量大等问题，提出了基于CAD求解平面并联机构工作空间的三维螺旋扫描方法。将[n]自由度平面并联机构分解成[n]条支链进行独立分析，得到每条支链下末端执行器的可达区域，再将所有支链可达区域取交集即为平面并联机构工作空间。应用SolidWorks软件建立平面并联机构模型，进行几何特征处理，通过自动求解器求解，将求解过程图形化，快速得到同轴布局5R机构和平面3-RPR并联机构的无奇异位置工作空间。通过同轴布局5R机构的运动学实验，验证了该求解方法的可行性。     

基于单位四元数的Stewart 机构姿态工作空间研究

以单位四元数描述刚体的姿态,避免了欧拉角描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart 机构 处于给定位置时的姿态奇异表达式．提出了该机构处于给定位置时的非奇异姿态工作空间概念及其算法, 并 以非奇异姿态工作空间边界曲面的最小内切球作为实际姿态工作空间,以该球半径大小作为衡量机构处于给 定位置时的实际姿态能力的性能指标．给定该机构的具体结构参数,描述了该机构处于某给定位置时的非奇 异姿态工作空间,并进一步描述了在机构“初始姿态”的位置工作空间内实际姿态能力随位置不同而变化的 情况．     

并联机构不同正解间无奇异转换问题探讨

并联机构的正解具有多解性,以一种平面三自由度并联机构为例,研究了不同正解之间的无奇异连接路径问题．结合Innocenti发现的第一条无奇异路径,采用基于奇异曲面的图形化方法分析了正解构型在工作空间中的分布．发现了两个正解间的多条类似路径,这些路径形成了连接两个正解位形的近似于螺旋状的管道空间．首次发现了在其它的正解之间也存在着这样的非奇异路径．这些结果表明并联机构的奇异曲面及正解分布异常复杂,如果两个正解对应的雅可比矩阵行列式值异号,则一定不存在无奇异路径;如果同号,则还要根据奇异曲面来定．两个正解构型间无奇异路径的判定还最终依赖于对奇异曲面更为清楚的描述．     

三自由度手指机构分析及其优化设计

本文引进工作空间和可达空间来描述多关节柔性手指机构的工作范围.采用空间解析几何法,推导出空间3R手指机构工作空间的体积和奇异面的面积,提出手指机构工作姿态最佳的评价方法并推出其与工作空间体积最大的等价关系。分析手指机构各向同性点存在条件并作为优化设计的约束函数、以A3型手指机构的工作空间容积比最大、位置奇异而密度比最小和工作姿态最佳作为优化目标进行数值计算.     

松协调下双臂机器人的协作工作空间计算

分析了松协调下双臂机器人的协作工作空间，介绍了一种计算双臂机器人协作工作空间的数值方法。在该方法基础上，利用LINGO软件确定双臂机器人的协作工作空间的界限曲面和极限位置。     

一种带形状参数的奇异混合拟Bézier曲线

利用权的思想并结合奇异混合技术,对传统的拟Bézier曲线进行扩展,构造了一种带形状参数的奇异混合拟Bézier曲线。首先将奇异混合函数和三角多项式空间的拟三次Bézier基函数相结合得到奇异混合拟Bézier曲线的定义,进而根据奇异混合拟Bézier曲线的定义反推出奇异混合拟Bézier基函数;接着讨论了奇异混合拟Bézier基函数及其对应曲线的性质,并探究了奇异混合函数及参数对二者的影响;最后给出了奇异混合拟Bézier曲线曲面的设计实例。实验结果表明,与传统Bézier曲线相比,本文构造的曲线在具有传统Bézier曲线实用性质的同时还具有灵活的形状可调性,新曲线不仅能够精确表示二次曲线,并且在满足特定条件时曲线还能够达到G1及G2连续,将曲线运用张量积方法拓展到曲面还可以精确表示椭球面及球面。大量的分析以及实例表明,本文构造的曲线在几何造型设计中十分有效。     

拟三次三角样条插值曲线与曲面

在构造插值曲线与曲面时,传统的方法多基于多项式函数空间,而基于三角函数空间也能构造插值曲线与曲面.首先基于函数空间Ω =span{1,sint,cost,sin2t,cos2t}构造了一种样条插值曲线与曲面,称之为拟三次三角样条插值曲线与曲面.该曲线与曲面不仅满足C2连续,而且直接插值于给定的控制顶点,避免了通过方程组反求控制顶点.进一步地,为了使所构造的拟三角样条插值曲线与曲面具有局部可调性,利用奇异混合技术在拟三次三角样条插值曲线与曲面中引入了局部形状参数,修改某些形状参数的取值可实现对插值曲线与曲面的局部调整,为样条插值曲线与曲面的构造提供了两种新方法.     

特征驱动的曲面重建

提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,从点集的空间位置信息中提取待建曲面的内蕴特征量——法向和曲率,利用点集的这些特征信息来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确拓扑连接的同时,直接生成了用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格。     

特征驱动的曲面重建*

提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,从点集的空间位置信息中提取待建曲面的内蕴特征量——法向和曲率,利用点集的这些特征信息来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确拓扑连接的同时,直接生成了用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格。     

SWEEP曲面的NURBS逼近

提出了一种ＳＷＥＥＰ曲面用ＮＵＲＢＳ逼近的方法，对于截面线的定位，提出了一种定位方法，对于逼近误差控制，可转化为对插值曲线的误差估计。本文算法已在具有自主版权的Ｇｅｍｓ５．０中实现。     

有理曲面的区间Bézier曲面的逼近

§1.引言 有理曲线和曲面作为一类重要的逼近函数,在计算机辅助设计与制造中有着广泛的应用。随着NURBS被确定为国际的标准后,更奠定了有理函数在CAD中的主导地位。然而由于计算的复杂性和设计的需要,有时还需要用多项式函数来逼近有理曲线和曲面。 在逼近论中,用多项式逼近有理式的最经典的方法是各种插值与算子逼近方法,如La-     

有界曲面剖分的边界递归法

本文针对有界曲面剖分提出了边界递归方法，引进了一种紧凑且富有方法特色的数据结构。在此基础上，外接曲面拟圆准则结合单侧性准则的使用，使得剖分优化过程加快，剖分总体速度得以提高，剖分效果也很好。剖分的输出数据又能方便地被有限元其它环节所处理，是一种合理可行的剖分方法。     

基于高斯函数的曲面形状控制方法

为了实现对三维曲面的多控制点编辑与变形，提出一种基于高斯函数的编辑方法。本文利用高斯函数的分布特性实现曲面形状控制，并针对不同控制点的重叠控制区域采用加权方法做出特别处理，并给出算法的应用实例。     

复杂曲面样条逼近的插值节点选取方法

1.引言 任意拓扑的三角形网格的曲面插值和逼近又称曲面重构,特别是样条曲面插值和逼近,是反向工程中非常重要的一部分,在CAD/CAM/CAGD以及计算机图形图像中有非常广泛的应用,是近年来讨论比较多的问题之一,其中一般包括多元样条逼近方法,Bezier样条逼近方法和NURBS逼近方法.复杂曲面的逼近可分为分片逼近和整体逼近,通常的做法     

非均匀B样条曲面顶点及法向插值

本文以非均匀Catmull-Clark细分模式下的轮廓删除法为基础,通过在细分网格中定义模板并调整细分网格的顶点位置,为非均匀B样条曲面顶点及法向插值给出了一个有效的方法．该细分网格由待插顶点形成的网格细分少数几次而获得．细分网格的顶点被分为模板内的顶点和自由顶点．各个模板内的顶点通过构造优化模型并求解进行调整,自由顶点用能量优化法确定．这一方法不仅避免了求解线性方程组得到控制顶点的过程,而且在调整顶点的同时也兼顾了曲面的光顺性．     

任意摆放的二次曲面体的三维重建

本文采用特征点匹配的方法,先由二维视力获取三维空间的点和曲线,然后经过一系列线性运算得出三维曲面。本算法可对任意二次曲面进行三维重建,不仅对曲面的空间摆放沿有限制,而且对曲面自身的对称性也无要求。因此,可将重建对象扩展为圆柱、椭圆柱、球、椭球、双曲面、抛物面等。本文给出的算例表明了算法的有效性。     

分形地形模拟

本文研究地形表面分形描述的方法，详细论述了分数布郎运动（ｆＢｍ）的特性及将它运用于地形分形模拟的几种方法，还讨论了评价这些方法的指标和有待进一步研究的问题。     

汽车车身曲线曲面光顺处理方法的研究

本文根据车身曲线曲面的造型特点，提出了车身曲线曲面的光顺准则；重点介绍了用圆曲率法进行曲线曲面光顺的方法；还讨论了在实际车身曲面造型中，如何进行曲面光顺处理及检验曲面光顺的方法；最后介绍曲线曲面光顺方法在整车外表面设计中的应用。     

辐射度技术用于随机分维几何面的全局光照计算

分维几何为模拟自然体和景物提供了十分卓越的工具，然而，分维几何的造型是一个无限细分的随机造型过程，这就为分维几何的绘制带来了极大的困难，到目前为止，只有某些特殊的光线跟踪技术能够用于绘制分维几何曲面，主要产生高光效果。