基于回转变换张量法的6R机器人的运动学逆解分析

运用回转变换张量法,求解了三个腕关节轴线相交于一点的6自由度喷涂机器人的运动学逆解,并利用消元法简化了运动学逆解的求解过程,得出了较为简易的解析解。利用Matlab软件编写了机器人的逆解计算程序,并进行实例计算,不仅证明了运动学逆解的正确性,也为后续研究奠定了基础。     

6-DOF工业机器人逆解优化及其工作空间的研究

为实现6-DOF工业机器人的精确控制,对其运动学逆解进行了分析以及工作空间予以仿真研究。据D-H法建立机器人运动学模型,得出正逆解,并提出了基于最短行程原则的运动学逆解优化方法,确保机器人系统取得合适的逆解。最后基于Matlab的数值解法对工业机器人的工作空间进行求解并进行了仿真,结果切实有效。     

7自由度串联机器人运动学分析

以北京某大学自行研制的7自由度串联机器人为研究对象,对其运动学正解和逆解进行分析和研究。应用旋量方法推导出该机器人的运动学正解求解方程。在运动学正解求解方程基础上,采用位姿分离方法,将7自由度串联机器人的运动学逆解问题分解为位置逆解和姿态逆解两部分,并结合几何法和最短行程原则优化计算位置逆解和姿态逆解,继而完成了该机器人的运动学逆解求解。仿真结果验证了该7自由度串联机器人运动学逆解求解方法的正确性,且证明了该方法具有运算量小和精度高等特点。     

TRIZ第2类标准解的可拓变换表示及应用研究

为降低TRIZ标准解使用过程中的模糊性,探讨了TRIZ标准解与可拓方法融合的方式,提出了基于可拓学改进TRIZ标准解的求解过程,并对第2类标准解进行了可拓变换的形式化表达。以氧枪设计为例,通过TRIZ标准解求解过程获得适合问题的标准解,利用标准解的可拓变换表达方法得到多种可行的解决方案,最后使用优度评价获得问题的最优方案。研究结果表明:TRIZ与可拓学融合能够快捷有效地获得解决方案,降低了标准解的使用难度,加快了TRIZ工具形式化的进程。     

六足仿生机器人步态规划与足端可达空间分析

为进行六足仿生机器人轨迹规划和控制,设计了稳定性高且运动速度快的三角形步态,利用坐标变换分析机器人腿部运动学正解,利用几何关系分析腿部的运动学逆解,分别得出正解和逆解的显式解,并验证了正解和逆解的正确性。根据正解结果利用MATLAB仿真腿部的可达空间,并分析了可达空间的形状分布,结果表明在可达空间范围内腿部能够摆动足够的跨度和高度,从而实现行走及越障。     

3-RPRS并联机构的运动学及仿真研究

以3-RPRS并联机构为研究对象,机构动平台3个顶点之间的长度为约束条件,建立约束方程,研究该并联机构正解的封闭解形式;运用欧拉角描绘物体运动的Z-Y-X型坐标变换法将动平台顶点坐标转换到定坐标系中,求解了位置反解。对正反解结果进行数值验证,并进行了ADAMS运动学仿真,验证数值计算正反解的结果是正确的。最后,研究了该机构在跳跃机器人关节中的应用,并进行了运动学的仿真,结果表明该机构有类似蛙跳的功能。     

五自由度机械手运动学分析及逆解问题研究

为解决五自由度机械手的正反解问题,基于D-H针对5R机械手进行坐标建模并确定其连杆参数,根据齐次矩阵的坐标变换得到正运动学方程,利用代数法求出逆解方程。求五自由度机械手的逆解时,逆解的多解问题是正反解研究中的重难点对象之一。为进一步解决逆解的求解问题,得到的逆解方程后,在simmechanics导入建好的机械手模型进行正反解的仿真和验证,针对五轴机械手的逆解存在多解的情况,在此基础上进行逆解的合理分析和研究,最后利用matlab对逆解程序进行验证和仿真。最终通过对实际工况的分析,对关节角度运动范围的限制,将多解分为可选择的8种情况。对于实践中机械手逆解的多解问题,提供了有利的方案。     

两机flow-shop类型模具热处理车间批调度算法

总结模具热处理车间生产调度的特点,在工件动态到达的情况下,研究了两阶段均为批处理机、各批次加工时间为定值的流水车间批调度问题。以最小化最大完成时间为目标建立混合整数规划数学模型,证明问题是NP难并给出最优目标函数值的下界,构建并证明一种求解大规模问题最优解的算法。算法首先求解分批数量上下界,然后构造数学模型并求解在给定分批数量下对应的最优解,最后通过对比各给定分批数量下得到的解并得到全局最优解。对于小规模问题,通过与传统分枝定界法得到的最优解相比较,说明所提算法能得到问题的最优解且计算时间更短;对于大规模问题,在不同生产状况下随机产生多组数据、对所提算法进行验证,结果显示该算法是有效的。     

3-PRPS并联机构的位置正解及应用研究

以3-PRPS并联机构为研究对象,以机构上平台3 个顶点之间的长度为约束条件,建立约束方程,研究该并联机构正解的封闭解形式,并求解了机构的全部位置正解。基于3-PRPS并联机构自身的结构特点,运用向量之间的内积与外积,求解了机构的位置反解。对正反解的研究结果进行了数值验证,正解的计算结果与反解的计算结果相吻合。最后,研究了该机构在车船用并联机构减振平台方面的应用,并进行了运动学仿真,仿真结果表明该机构具有良好的减振性能。     

齿轮减速器的多目标可靠性优化设计

提出一种以可靠度为目标函数和约束条件的多目标齿轮减速器优化设计方法。将可靠性引入齿轮减速器的确定性优化,考虑可靠度为设计目标和设计约束,并将小齿轮齿数作为离散确定性设计变量,进而构造出具有离散变量的多目标可靠性优化设计模型。提出在分支界定算法中嵌套遗传算法构造该优化问题的求解算法。该算法利用分支界定算法的遍历性和遗传算法的全局性,以获得优化问题的全局性解。最后,分别给出齿轮减速器的连续变量确定性解和可靠性解、混合变量确定性解和可靠性解,用以验证方法的有效性。     

多工序质量检验计划的多目标优化蚁群算法研究

针对常见的串行多工序抽样检验方式，建立了工序间质量水平传递模型和质量检验成本模型，提出基于Pareto解评价的多目标优化蚁群算法；通过定义多目标解与理想解的相对距离为蚁群算法的启发函数，激励蚁群搜索可行解空间并发现最优解集；应用多目标优化蚁群算法解决质量检验计划优化问题取得了较好效果。     

空间3R机械手逆向运动学的多模块神经网络求解

提出用多模块神经网络的方法求解空间3R机械手的逆运动学多解。通过几何分析,将关节空间划分为多个只有唯一逆运动学解的关节子空间,每个子空间均用3个单输出的BP神经网络训练和求解。通过仿真试验并与其他方法对比,表明该方法不仅可以准确地划分逆运动学解的取值范围,还可以快速求得高精度的逆运动学多解。     

基于混合粒子群算法求解多目标混流装配线排序

针对生产调度中的多目标混流装配线排序问题,建立以最小化超载时间、产品变化率与总切换时间为优化目标的数学模型,并提出一种改进的多目标粒子群算法求解。该算法采用基于工件的编码方式,并提出新的解码方法;应用Pareto排序和小生境数评价个体,在此基础上形成了一种新的适应度函数。在个体最优解的更新中,为避免最优解丢失,对非支配粒子与支配粒子采用差异化方法更新。此外,运用两种策略解决粒子群算法过早收敛的问题:在个体最优解的更新中引入模拟退火思想,并将全局最优解的选择扩大到整个种群。通过数值算例研究了算法的收敛性、分布性和执行效率,结果表明了所提算法的优越性。     

软PLC开发系统的设计与实现

本文设计完成了一种软PLC编程开发系统,并研究了各部分的设计组成与实现方法。其中重点研究了梯形图到指令表编译解算的实现过程,并提出了一种解算的新策略,以一种"节点势"的形式将梯形图图元间的逻辑关系抽象为数值关系,并以此建立二叉树,遍历生成语句表。实验表明,该系统能够方便准确地完成梯形图的编辑与解算,并且可以对梯形图进行逻辑查错和规范检查。     

一种一平移两转动并联机构的运动学与工作空间分析

以1T2R并联机构为研究对象,详细论述了该并联机构机型的特点、数学模型与三维模型的建立、运动位置的正反解计算、运动仿真和结果分析四块内容。首先采用解析法建立空间位置数学模型,分析计算1T2R并联机构的位置正反解;其次,建立1T2R并联机构的虚拟样机模型,并结合ADAMS软件进行运动学位置仿真和MATLAB软件求解理论位置曲线以验证所求位置正反解的正确性;最后,利用位置正反解求解动平台的中心坐标,并利用MATLAB计算1T2R并联机构的运动空间,并进行分析。     

基于Pareto解集蚁群算法的拆卸序列规划

为提高产品拆卸序列规划的效率,分析拆卸序列规划问题中的多个优化目标平衡问题,提出一种基于Pareto解集的多目标蚁群优化算法求解此类拆卸规划问题,并给出拆卸序列的构建过程。通过利用拆卸矩阵推导拆卸可行条件,获得可以执行拆卸操作的零件及其可行的拆卸方向。通过利用零件的轴向包围盒(Axis aligned bounding boxes,AABB)计算零件的拆卸行程。考虑拆卸方向改变次数、拆卸总行程、拆卸零件数量为优化目标,通过利用蚁群算法搜索可行解并计算各个解之间的支配关系,得到Pareto解集,实现求解优化的拆卸序列,给出算法的具体步骤。最后以单杠发动机为拆卸实例,利用所提方法进行拆卸序列规划求解,通过分析试验结果,并对比典型的单目标蚁群规划算法,证明了该方法的高效性和可行性。     

皮带驱动机构的主共振近似解分析

应用拉格朗日方程,得到带平方和立方非线性的皮带驱动机构的非线性振动微分方程,根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主共振情况的近似解,分析系统的稳定性,并对其进行数值计算.分析带的长度和横截面积、外激力、谐调值、系统阻尼等对系统的影响.分析一次近似解、二次近似解的特点,指出系统主共振的一次近似解的幅频响应曲线表现为硬刚度特性;二次近似解的幅频响应曲线表现为软刚度特性.     

一种新的求解多目标随机需求车辆路径问题的算法

为优化带时间窗的随机需求车辆路径问题,建立了基于模糊满意度的多目标数学规划模型,并提出了一种基于量子进化算法和粒子群算法分段优化的方法求解Pareto解。第一阶段使用量子进化算法获得一定规模和精度的Pareto候选解,提出了概率选择最优解和可变旋转角改进变异算子;第二阶段通过转换将候选解映射到连续空间,利用粒子群算法继续搜索Pareto最优解。引入了节点交换策略进行邻域搜索,避免算法早熟。为保持Pareto解的分散性,提出了一种自适应网格算子。通过对benchmark仿真与非支配排序的遗传算法的比较,验证显示了算法的有效性。     

门式起重机载荷计算方法的研究

着重介绍了与上海港机厂合作开发的门机起重机有限元辅助分析系统中的载荷模块的加载方式。以1683门机为例,以VC为开发平台,结合工程求解方法论,重点讨论了四连杆机构角度解算的超越方程的算法优化问题,并通过使用origin拟合得出角度解算的近似计算式,并将分析算法与近似计算式的结果对比。     

基于灰色聚类法的港口移动式高架起重机变幅系统多目标优化设计

以变幅系统为研究对象,建立了变幅过程中吊钩运动轨迹高度差值、臂架强度应力和变幅液压缸力差值为目标的多目标优化模型。采用遗传算法获得问题的理想解和若干有效解,并基于灰色聚类法确定各有效解的优劣次序,从而确定最有效解。应用表明,这种多目标优化问题的解决方法能够为决策提供更趋于实际的方法和依据,提高了设计的可靠性和有效性。