装配序列规划问题的Benchmark生成算法

装配序列规划本质上是一个NP组合优化问题,由于缺乏Benchmark,使得研究者在提出装配序列规划算法时难以对算法的优劣进行衡量.针对该问题,借鉴索玛立方体中将若干单位立方块组合成不同几何体的思想,在主要由连接矩阵和干涉矩阵构成的装配体模型表示法的基础上,设计了自动生成装配体和提取其模型数据的算法,并通过实验证明了算法的正确性.最后利用Matlab编程开发了该Benchmark自动生成系统,可以为装配序列规划算法提供有效的输入数据,进而对算法进行评价.     

STL数据模型粗加工刀具轨迹生成

提出了以顶点偏置算法和分阶段偏置几何体的方式生成适合于三轴数控铣削加工中基于环形刀(filled-end mill)的粗加工刀具轨迹的方法.首先生成一个偏置环形刀圆角半径距离的STL偏置模型,并用水平切平面切割偏置模型;然后在切平面内偏置截交线来确定加工区域,并规划刀具轨迹;最后把每一层面上的刀位轨迹按zig-zag方式连接构成整体加工轨迹.算法应用实例表明:该算法不仅计算简单,而且生成的刀具轨迹可完全避免干涉.     

整体叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究进展

利用五坐标设备进行整体叶轮的数控加工是提高加工质量和加工效率的有效途径,叶轮叶片形状和五坐标机床运动的复杂性导致其刀具轨迹规划十分困难。对叶轮的点铣、侧铣、插铣加工进行对比分析,并对刀具轨迹规划中的碰撞干涉进行了分析,综述了近年来叶轮五坐标数控加工领域刀具轨迹规划的研究进展和现状,最后指出了当前研究中存在的不足,认为叶轮五坐标数控加工刀具轨迹规划的研究应从整体角度出发,且应充分考虑机床的运动学和动力学特性以实现五坐标机床的高速和高效运行。     

焊接机器人在三维空间的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于欧式空间焊接机器人碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法．该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法．借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题．     

基于三角网切片及碰撞检测的工业机器人三维头像雕刻

研究模型三角网的截面求交算法(包括水平切片、径向切片等),获得模型表面不同方向上的凸凹信息,便于刀具姿态的自动调整.以水平截交线与模型点集的最小包容圆为内、外边界,通过内边界向外均匀偏置获得层切刀轨,并将违反边界约束的点映射到包容圆上.在此基础上,提取出模型正面加工轨迹,根据偏置序号大的轨迹优先加工、偏置序号相同的轨迹从上往下加工的原则,确定一种Zigzag型加工路线.基于OpenGL图形引擎,建立新松SR6C型工业机器人的仿真平台,对生成的轨迹进行仿真,并利用石膏进行实际加工验证.结果表明,所生成的加工轨迹能够避免碰撞的发生,加工成品较好地再现了虚拟模型.     

数控加工刀具轨迹的生成

利用计算机自动生成刀具轨迹,对数控加工三维实体零件来讲是至关重要的。本论文介绍了生成三种刀具轨迹的算法,并且给出用立铣刀代替球铣刀加工实体零件时刀具中心轨迹的计算公式。论文中利用 B 样条理论生成边界曲线,采用给定四条边界线创成 Coons 曲面片的方法拟合零件表面。     

Tricept型并联机床曲面加工的刀轨规划

研究了Tricept型并联机床采用平底刀加工曲面时的刀轨规划问题. 首先简要地介绍了机床的结构组成,并对机床的逆运动学及其位姿作业空间进行了分析. 在此基础上,给出了刀具干涉检验及刀具位姿作业空间检验的有效算法. 借助于传统五坐标数控机床曲面加工的等残高刀轨路径生成方法,提出了适用于Tricept型并联机床的刀轨规划算法.     

航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析

整体叶盘等复杂曲面零件是航空发动机中的核心零件,其数控加工技术中的关键是刀具轨迹的规划技术.本文针对当今国内外复杂曲面的数控加工刀具轨迹规划的研究现状和发展进行了分析.主要对复杂曲面数控加工中三种主要刀具的轨迹规划进行了对比分析,并对刀具轨迹规划中的关键技术进行了分析,包括：轨迹拓扑、轨迹参数、干涉避免和刀轴控制的算法理论和适用特点,并对刀具轨迹规划中的曲线插补和刀具组合方向进行了分析和展望,为后续研究提升零件数控加工效率和质量打下了基础.     

基于伪最小平移距离的机器人避障研究

针对机器人在非自由工作环境中的运动问题,需要对机器人与工作空间中的障碍物进行碰撞检测,并规划出无碰撞的运动路径。首先采用了伪最小平移距离作为计算空间几何体之间相对位置的距离函数,并通过伪最小平移距离确定机器人与障碍物嵌入最严重的点,然后采用假设-修正法对机器人运动路径进行重新规划、反复迭代从而生成一条无碰撞的运动轨迹。最后对冗余度为1的平面三自由度机器人碰撞问题进行了轨迹规划的仿真,结果表明该方法对于检测类似机器人手臂等凸体之间的距离及无碰撞路径生成是有效的。     

基于声图像的海底地形边界提取算法

针对海底地形边界难以自动提取的问题,提出一种基于声图像的自动提取算法.利用连通域标记找到满足面积准则的连通区域,以此区域上的单个点作为动态规划寻优的起点,在寻优过程中引入包括灰度、梯度、位置、韦伯分辨率等信息的能量函数的概念,在相邻纵列动态寻优的范围内以能量函数最小为准则实现边界的自动提取.对36例实际数据进行测试,边界提取准确率达到了92.6%,与金标准的吻合度为93.3%,与金标准的平均欧式距离为0.23个像素.结果表明:该方法能够在保留水体深度方向信息的基础上,更好地融合空间域信息,准确地提取海底地形边界,且鲁棒性好.     

Continuity control method of cutter posture vector for efficient five-axis machining

During five-axis machining of impeller, the excessive local interference avoidance leads to inconsistency of cutter posture, low quality of machined surface and increase of processing time. Therefore, in order to improve the efficiency of five-axis machining of impellers, it is necessary to minimize the cutter posture changes and create a continuous tool path while avoiding interference. By using an MC-space algorithm for interference avoidance, an MB-spline algorithm for continuous control was intended to create a five-axis machining tool path with excellent surface quality and economic feasibility. A five-axis cutting experiment was performed to verify the effectiveness of the continuity control. The result shows that the surface shape with continuous method is greatly improved, and the surface roughness is generally favorable. Consequently, the effectiveness of the suggested method is verified by identifying the improvement of efficiency of five-axis machining of an impeller in aspects of surface quality and machining time.     

Planar Serial Manipulator Motion Synthesis

This paper deals with the universal serial manipulator on the inverse kinematics problem of plane type,the fast working space solution method,and the obstacle avoidance path planning method. With the vector projection as the main constraint condition of the target,it proposes a general form of the inverse kinematics solution which does not depend on the robot configuration of freedom degree. By identifying the target vector direction maximum and minimum workspace boundary and determining the destination vector by thick search on the workspace boundary method,an expressing method of the polar coordinate form of work space is then introduced. Finally,according to the form of plane trajectory planning for obstacle avoidance problem,the method of solving the inverse kinematics solution of the concave and convex forms of the safe obstacle avoidance area is improved. The simulation results verify that the proposed method has feasibility and generality.     

多重威胁下的无人机自主避障航迹规划

无人机作为一种新兴的无人作战力量和不可或缺的民用设备,现已渐渐融入到国家安全和社会发展中的各个方面,航迹规划是保障无人机顺利完成既定任务的核心环节.为解决规划空间存在诸多静态和动态威胁的实时航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域的无人机自主避障航迹规划方法.首先将航迹规划模型构建为单目标函数优化问题,根据无人机简化运动学模型和约束条件,采用滚动优化策略生成最优航迹序列;然后对最优航迹序列之间的航迹再一次采用滚动优化策略产生子序列,综合考虑威胁和飞行约束,利用负梯度下降法搜索航路点,采用遗传算法对子序列进行规划;最后经反复滚动迭代优化可得近似全局最优航迹,同时利用贝塞尔曲线对航迹进行处理,使其表征实际的飞行航迹.实验仿真结果表明:验证了模型的合理性和方法的有效性;具有良好的威胁规避能力并能规划出一条光滑航迹;与全局规划方法相比,该方法减少了收敛时间,实时性更强,能够快速、鲁棒地收敛到近似全局最优解.     

基于Voronoi图的实时人群路径规划

为了实现在人群路径规划中避碰操作,作者提出了一种基于GPU高效计算特性的实时离散Voronoi图计算方法,并建立了一种基于Voronoi图的人群路径规划方案.利用Voronoi图对平面按照欧式距离进行划分的特性,并通过将每个虚拟人的Voronoi区域作为其活动范围,使每个虚拟人都限制在自己的区域内活动,从而在人群路径规划中避免了为虚拟人进行碰撞检测的复杂操作.     

基于遗传算法的无干涉刀位轨迹计算

无干涉刀位轨迹的生成是复杂曲面数控加工编程中的核心问题.以最小有向距离原理为基础，通过对遗传算法进行改进，采用实数编码，引入局部最优徘徊策略和小生境遗传算法思想，充分发挥其全局寻优的特点，获得无干涉刀位轨迹.将其与局部寻优算法得到的刀位轨迹进行比较，可以确定加工中的欠切区域和欠切削量.该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀位轨迹，而且可以为后续补充加工提供编程数据，在复杂螺杆数控加工的自动编程系统中应用，稳定可靠，收敛性好，计算效率较高.     

动态环境下基于改进蚁群算法的机器人路径规划研究

针对动态复杂条件下的移动机器人路径规划问题,根据全局静态环境先验知识,提出一种改进蚁群算法。在经典蚁群算法的基础上通过调整转移概率,限定信息素强度的上下界,并引入相关策略解决死锁问题,可以避免初期规划的盲目性,增加解的多样性,提高算法的全局搜索能力,进一步减小算法早熟的可能性。在规划过程中,根据动态障碍物运行方向的变化与否,提出了相应的碰撞避免策略,并针对环境突发状况引入Follow_wall行为进行改进。仿真实验证明,该算法优于经典蚁群算法,可有效地指导移动机器人避免环境中的动态障碍物,获取无碰最优或次优路径,并能更好地适应环境的变化。     

基于余弦算法的足球机器人路径规划

在分析基本算法不足的基础上,提出了机器人的路径规划方法,利用余弦曲线具有光滑、可微的特性,实时、有效地解决机器人避开障碍物从给定点到目标点找到一条最优路径规划问题。仿真试验表明：提出的方法具有较强的路径规划能力,计算量非常小,具有较高的实用价值。     

基于一种改进PSO的移动机器人路径规划

提出了基于一种改进微粒群优化算法的移动机器人在已知环境信息下的路径规划方法。通过对算法中微粒的速度进化方式的改进，使算法能有效地对搜索空间进行搜索，避免陷入过早收敛，此外还将边界约束、静态避障和最短路径这3个条件表示成一个简单的适应度函数，使整个优化过程满足路径规划的任务要求。最后，通过仿真取得了很好的效果，证实了方法的可行性和有效性。     

Path planning and stability control of collision avoidance system based on active front steering

Vehicle collision avoidance system is a kind of auxiliary driving system based on vehicle active safety,which can assist the driver to take the initiative to avoid obstacles under certain conditions,so as to effectively improve the driving safety of vehicle.This paper presents a collision avoidance system for an autonomous vehicle based on an active front steering,which mainly consists of a path planner and a robust tracking controller.A path planner is designed based on polynomial parameterization optimized by simulated annealing algorithm,which plans an evasive trajectory to bypass the obstacle and avoid crashes.The dynamic models of the AFS system,vehicle as well as the driver model are established,and based on these,a robust tracking controller is proposed,which controls the system to resist external disturbances and work in accordance with the planning trajectory.The proposed collision avoidance system is testified through CarSim and Simulink combined simulation platform.The simulation results show that it can effectively track the planning trajectory,and improve the steering stability and anti-interference performance of the vehicle.