基于同伦延拓的冗余机械臂逆运动学优化算法研究

目的 针对偏置冗余机械臂的逆运动学,采用传统数值法存在依赖初始值、奇异位姿收敛性差等问题,提出一种改进数值法。方法 首先将非线性方程组转化为同伦方程组,引入同伦延拓算法能够有效避免依赖初始值的问题,同时能够获取逆运动学解空间。然后考虑奇异位姿,将同伦方程组转化为最小二乘问题,采用Levenberg Marquardt算法对同伦方程组进行路径追踪,以获取逆运动学解空间。最后将关节极限避免问题映射为解空间优化问题,引入二进制改进粒子群优化算法,获得最优逆运动学解。结果 实验结果表明,相较于传统数值法,文中所提数值法针对逆运动学求解具有更高的收敛率、更快的收敛速度,同时二进制改进粒子群算法能够有效避免关节极限问题。结论 采用文中所提数值法求解逆运动学的精度较高,能够满足实时性要求,对于机械臂用于包装作业具有一定的理论意义和工程应用价值。     

冻融循环作用下EPS轻质土力学特性试验研究

为研究轻质混合土在冻融循环作用下的物理和力学特性的变化规律，对不同EPS颗粒和水泥掺量下的轻质土试样进行冻融循环试验，在经历0、1、3、6、9次冻融循环时，对试样的体积、质量以及无侧限抗压强度进行测量。试验结果表明：随着水泥和EPS颗粒掺量的增加，轻质土的冻胀率和质量损失率会逐渐下降。通过无侧限抗压强度试验，得到了不同冻融循环次数下的轻质土应力应变曲线，结果表明轻质土的抗压强度会随着冻融循环次数的增加而降低，但当EPS颗粒掺量和水泥掺量提高后，轻质土抗压强度的损失速率明显降低。当EPS颗粒掺量达到2.5%时对改善强度损失改善效果不明显，可以认为2%EPS掺量为轻质土的“临界掺量”。基于数据建立了抗压强度和冻融次数之间的定量关系，两种函数均能反映在冻融循环后其抗压强度的劣化规律，为轻质土在严寒地区的应用提供了参考。