基于混合遗传算法的机器人操作臂最优路径规划

针对目标物体在空间的位置和姿态确定的情况下,机器人操作臂如何选择一条满足关节转角约束,且使所有关节转动角度之和为最小的最佳路径这一问题,提出了一种将遗传算法与SWIFT算法相结合的混合遗传算法,用于冗余度机器人操作臂最优路径的规划,该算法具有全局最优.最后通过对YJP-Ⅱ机器人6自由度操作臂的仿真结果,验证了该算法的正确性和可行性.     

基于混合遗传算法的操作臂最优路径规划

提出了一种将小生境遗传算法与SWIFT算法相结合的混合遗传算法,用于冗余度操作臂的最优路径规划。针对目标物体在空间的位置和姿态确定的情况下,操作臂如何选择一条满足关节转角约束,且使所有关节转动角度之和为最小的最佳路径这一问题,给出了算法的实现过程。最后通过试验函数和9自由度操作臂的仿真结果,验证了该算法的正确性和可行性。     

混合混沌法在机器人操作臂路径寻优中的应用

机器人操作臂的最优路径规划是典型的非线性规划之一.为了避免基于梯度的传统算法因初始迭代值的选取对操作臂路径寻优的影响,本文针对目标物体在空间位姿确定的情形,如何寻求一条既满足关节角约束,又使所有关节转动角之和最小的最优路径这一问题,提出了一种新的最优路径规划方法-混合混沌法,并通过一个具体实例验证其可行性.     

基于量子粒子群优化算法的空间机器人非完整笛卡尔路径规划

利用自由漂浮空间机器人系统的非完整冗余特性,提出一种可使基座姿态和机械臂末端位姿同时到达期望状态的路径规划方法.该方法首先通过正弦多项式函数对机械臂关节角轨迹进行参数化,并根据基座姿态和机械臂末端位姿控制精度指标设计目标函数,由此,将自由漂浮空间机器人系统的非完整笛卡尔路径规划问题转换为非线性系统的优化问题.采用量子粒子群优化算法对非线性优化问题进行求解,将求解出的参数代入机械臂关节轨迹函数,即实现了非完整路径规划的目标.建立由飞行基座和6-DOF机械臂组成的空间机器人系统动力学模型,对所提出的方法进行仿真验证.试验结果表明,所提出的方法能够收敛于全局最优值,收敛速度快,所需调整参数少,且规划的关节路径满足关节角、角速度及角加速度的范围,关节路径平滑,适合于机械臂的控制.     

利用粒子群优化方法标定机械臂关节参数

机械臂的运动精度对于完成精准的操作任务非常重要,而机械臂在使用过程中会由于磨损或维修等原因发生关节参数的变化而失去精度,因此需要再标定.传统的标定方法较为繁琐,依赖于对机械臂模型的建立和解算,且有可能因为关节扭角接近零度而无法收敛.对此对于常见的六自由度机械臂提出了基于粒子群智能优化算法的标定方法,通过测量机械臂多组关节位形及其对应的末端位姿,选取收敛效果最好的理论位姿误差作为适应度函数,编程实现了ABB IRB 120工业机器人关节参数的标定.标定结果表明,该方法虽然需要更长的运算时间,但简单有效、稳定性高,易于实现对长度参数和转角参数的分步标定,且对扭角为零不敏感,精度上也略优于传统方法,可用于不同构型工业机械臂的标定,具有良好的普适性.     

基于构形控制的仿人机器人操作臂最小关节运动研究

以宜人化双臂操作服务型机器人的左臂为研究对象，进行仿真研究与分析。建立七自由度的冗余操作臂的运动学模型；以加权关节运动为优化目标，利用构形控制的方法求解操作臂的运动学逆解。仿真结果证明，在保证操作臂末端精确跟踪设定轨迹的前提下，关节运动避免了极限，加权关节运动得到了优化，算法和优化指标有效可靠。     

关节半解耦6自由度服务机器人的设计与运动学研究

针对目前国内外服务机器人机械臂鲜有解耦关节的现状,设计了一款关节部分解耦的6自由度服务机器人机械臂样机。根据自由度部分解耦的特点,提出了一种在机械臂末端关节d_6≠0的情况下推导运动学逆解的新算法,该算法在运动学逆解的推导过程中避免了大量逆矩阵的计算问题。通过运动学正逆解的求解验证及仿真试验,验证了文中逆运动学算法是正确有效的。文中设计的服务机器人在结构上吸收了SCARA机器人的优点且具有满自由度,提出的运动学算法对其他机器人实际应用中应对d_6≠0时的逆运动学求解具有积极的研究参考价值。     

冗余仿人臂避关节物理约束的一种逆运动学问题求解方法

冗余仿人臂有无穷多组逆运动学解满足末端位姿要求,但由于其连杆机构与形状的设计仿人臂每个自由度都有关节位置物理约束。为使所求取的逆运动学解最大化地远离仿人臂关节限位,提出冗余仿人臂(8-DOF)一种几何-数值迭代相结合求解逆运动学问题方法,该方法在计算出仿人臂逆运动学解几何表达式基础上,以仿人臂的“远离限位度”指标构建适应度函数并以此为寻优目标,通过粒子群优化方法(Particle swarm optimization,PSO)搜索冗余关节角最优组合,并获得满足仿人臂末端位姿要求的最优逆运动学解。该方法不仅解决了冗余仿人臂逆运动学多解问题,而且所求关节角不存在理论误差、求解速度快及所求关节角远离关节位置限位裕量大的优点,仿真试验验证了该方法有效性。     

一种串联机械臂关节空间刚度最优路径求解方法

串联机械臂关节空间路径求解是机器人研究领域的热点。然而,现有研究往往欠虑串联机械臂自身弱刚性,致使串联机械臂在给定操作空间路径下关节空间路径选择不当,影响运动精度。为提升串联机械臂在实际工作时刚度,提出一种串联机械臂关节空间刚度最优路径求解方法。首先基于Levenberg-Marquardt(LM)算法求取串联机械臂关节空间路径可行解,进而通过定义串联机械臂刚度性能指标,以刚度性能最大为目标,实现串联机械臂关节空间刚度最优路径求解,最后在6轴串联机械臂上进行方法验证。结果表明,面向相同操作空间路径,提出方法得到的串联机械臂关节空间路径刚度与基于连续迭代的数值法相比提高了50%以上,证明提出方法可有效提升给定操作空间路径下串联机械臂运动刚度,对提高串联机械臂运动精度,抑制变形和颤振,进而实现串联机械臂在机械加工领域的推广与应用具有重要意义。     

基于吸盘负压吸附的六足爬墙机器人关节转矩优化分配

针对采用吸盘负压吸附的六足爬墙机器人在多种运动模式下的关节转矩分配问题,提出基于总能耗目标优化的转矩分配方法.在确定吸盘翻转力矩约束、实现关节转矩与足底接触力转换的基础上,推导机器人动力学模型,进而用Moor-Penrose逆矩阵法和简体爬山算法求解总能耗最优目标下的机器人总功率与机器人各运动模式下各位姿(表现为各关节转角)之间的关系.该方法能有效适应爬墙机器人的多种运动模式,提高了机器人的环境适应能力.实验样机仿真结果表明,所提出的算法简单有效、实现方便,并且能有效确定站立模式最小总能耗位姿,以及在设定的侧立安全指标范围内的侧立最安全位姿.     

周向接触弧长对闸片温度场分布影响的研究

提出了热流分配系数受摩擦副周向接触弧长影响的观点;使用分段二次插值法确定了摩擦副周向接触弧长和热流分配系数随径向位置的变化关系;基于能量守恒法,计算和比较了2种不同热载荷下闸片的温度及其分布规律。结果表明:周向接触弧长随径向位置呈先增大后减小的变化规律,而热流分配系数的变化趋势正好与其相反;由2种不同热载荷计算得到的温度峰值发生时刻虽接近,但差值较大;温度在径向和轴向方向上的分布规律也不相同。因此,在摩擦副的热分析过程中必须考虑闸片结构带来的影响。     

应力多轴度对机械零部件破坏的影响研究

目前工程实际应用中大多是直接采用单轴试验的数据,没有考虑到应力状态的影响,这与构件实际应力状态不符,很多研究者对多轴应力状态下材料的行为进行了研究。介绍了应力多轴度对断裂韧性以及多轴应力状态对材料的疲劳断裂和蠕变失效的影响研究的最新进展,对几种具有代表性的多轴应力状态下破坏准则以及多轴应力状态下蠕变损伤准则做了简要的回顾,并进行简单的评述。     

基于AutoCAD校核图形尺寸准确性方法研究

为了满足企业在数控编程系统中对于图样信息准确性的需求,基于AutoCAD软件二次开发平台,利用C#.NET编程,建立校核图形尺寸准确性系统.研究在AutoCAD系统中实现校核图形尺寸准确性的方法,描述了该系统的主要步骤,并且以某工程图样为例,证明该系统的可行性,为满足企业对于图样信息正确性的需求,提供了一种简单有效的方法.     

基于SolidWorks建立轴承标准件库方法的探究

针对机械设计中大量使用标准件的问题,从建立轴承库入手,利用SolidWorks软件环境进行轴承的建模,对常用的几种建模方法进行了分析和探讨,提出了装配特征建模法.在此基础上建立了轴承标准件库,并阐述了库的实际应用.     

防腐剂在摩擦副表面的吸附性能探索

利用模拟轴承对润滑油中的防腐蚀添加剂进行吸附实验,通过对吸附前后润滑油的紫外吸光度的测量,表征实验前后润滑油中防腐剂的质量分数变化,进而证明摩擦副对防腐蚀添加剂的吸附作用;在含有定量防腐剂的润滑油中添加不同质量分数的抗磨剂,进行模拟轴承的吸附实验,通过紫外吸光度的测量发现抗磨剂对防腐剂在摩擦副表面的吸附性能有较大影响,说明防腐剂与抗磨剂在摩擦副界面存在竞争吸附效应。     

张力减径机轧辊孔型设计方法的研究

针对钢管张力减径机的轧辊孔型设计方法进行研究,建立了传统孔型、椭圆孔型以及圆孔型三种轧辊孔型设计的数学模型,采用面向对象的程序设计方法,用V isual Basic6.0作为集成开发环境,采用模块结构进行程序设计,传统孔型设计方法以减径率为依据来分配变形量,在孔型设计过程中不考虑壁厚的影响,椭圆孔型设计和圆孔型设计方法以延伸率为依据分配变形量,综合考虑壁厚和外径的影响,并进一步考虑到椭圆度曲线的调整和孔型尺寸的优化,从而设计出更加合理的轧辊孔型,为钢管生产厂家提供孔型自动设计系统。     

基于ANSYS的数控车床床身的动态特性分析

车床床身是生台机床的基础和支架,它的振动影响着零件的加工精度,由于PRO/E强大的建模功能及ANSYS的分析功能,本文在PRO/E中建立模型,在ANSYS中进行模态分析,提取了床身的前五阶模态,并分析床身的因有频率,振型及其动态特性.为设计者在床身的设计中提供理论依据,避免产生大的振型或者发生共振,从而保证整台机床的设计和加工精度.     

温度对尺寸测量的影响研究

分析尺寸检测中温度对测量结果的影响及控制措施,介绍传统的测量结果修正方法。如何确定恒温时间(以pro/e的动态温度显示及温差、时间变化趋势),以消除温度变化对测量结果的影响。     

在机检测技术在航空发动机制造中的应用

美国康涅狄格州米德尔顿的普惠公司是大型商用喷气飞机制造商,它是在机检测技术(OMI)在喷气发动机零件加工领域的早期采用者.早在1990年,普惠就成立了由各部门人员组成的小组来发展和贯彻质量控制与自动工件检测战略.我们从风扇外罩壳(图1)这一大型、高价值的复杂薄壁零件的加工工艺入手,在Renishaw的帮助下完善了我们的方案.我们见证了在机检测技术是如何在柔性制造高价值零件中发挥效益的,详细过程如下.     

基于OpenGL的沙尘暴天气仿真研究

自然景物的模拟一直是计算机图形学中的热门研究课题,文章深入研究和分析了沙尘暴发生时沙尘的形态及运动状态,以Microsoft VC＋＋6．0编译环境为开发平台,基于OpenGL图形库,采用粒子系统模拟沙尘颗粒的运动,采用雾函数模拟朦胧的环境,完成了沙尘暴场景的模拟,其模拟效果逼真。