以五自由度机械臂为研究对象,建立D-H数学模型,探究几何法与代数法求关节角的过程,使用五次多项式插值的运动轨迹规划算法。通过建立仿真模型验证了运动学求解方法与轨迹规划算法的有效性。采用一种基于机械臂几何模型的逆运动学分析方法,设计OpenMV摄像头的图像识别与处理算法来精准定位目标物,并将目标物的位姿发送给主控系统,实现五自由度机械臂自主抓取目标物的功能。以乒乓球为抓取目标进行实验验证,结果表明:此设计能精准定位目标物,完成有效抓取,控制性能稳定、可靠。

采用圆度仪测量球形运动副承载面上的磨痕，然后分别计算出凹凸球体零件的体积磨损量。由于是直接在磨损部位测量，该方法比传统的称重法有更高的精确度和准确度，同时更简单直接，对试样大小没有限制，对试样的清洁要求不高，试样的意外损伤和污染也不会给测量结果带来额外误差。该方法可取代称重法用于球形运动副磨损量的测量。

卧罐在加油站进、销、存平衡中至关重要，由于卧罐容积表的不准确引起的偷油和亏损现象屡见不鲜。已成为加油站计量管理中的一个瓶颈．到了非解决不可的地步。但是，采用传统的几何法对罐容积进行检定不仅费时费力，而且存在安全隐患。为此，

物体重心位置的掌握对于很多情况下控制物体的平衡和稳定性十分重要.对于工程实际中遇到的一些薄板状构件,如何快速确定其重心位置?使用解析法需确定很多点的坐标,计算耗时耗力;使用试验方法(悬挂法)很多情况下不现实;本文给出一种快速确定多边形均匀薄板重心位置的几何法.

为了降低机器人的制造成本,设计了一种4自由度经济型码垛机器人,具有结构简单、机身紧凑的特点,满足轻量化和低成本设计要求。采用几何法建立了码垛机器人的正、逆运动学模型,并且基于工业现场码垛要求建立了码垛机器人与码垛托盘之间的数学模型。同时考虑码垛物体对机器人的常用垛型进行了详细分析,并设计了垛型计算方法和机器人的码垛轨迹。最后进行了码垛机器人实验,仿真及实验结果验证了码垛机器人机构设计及码垛算法的有效性,满足码垛机器人的设计及实际应用要求。

机械臂的正运动学以及逆运动学一直是机械臂研究领域的基础以及关键性问题,这里针对于一种带指向机构的二自由度机械臂,提出了一种基于几何法的运动学分析,根据机械臂的结构特点和运动约束,对机械臂的运动学进行分析,建立了该类型机械臂的运动学模型,通过几何方法得到了以关节角度为变量的运动学模型,并在理论推导的基础上编写该机械臂的分析界面,仿真验证了正运动学模型以及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂指向机构的精确定位以及轨迹规划。

与串联机器人不同,并联机器人位置正解的推导过程复杂。常见的并联机构位置正解的求解方法有解析法和数值法。解析法推导过程十分繁琐,容易出现错误且不易排查;数值法对奇异点的处理存在缺陷。为了避免以上的缺点,以3-HSS并联机构为研究对象,根据平行四边形结构的特点对3-HSS并联机构模型进行简化。将立体几何问题简化为多个相关的平面几何问题,得到了基于几何法的3-HSS并联机构位置正解的显式方程组。使用Matlab进行编程,进行了仿真实验验证了算法的正确性和可靠性。

为避免解析法求解与数值法求解所具有的缺点，根据平行四边形结构的运动特性，简化了Delta并联机器人结构模型，并建立了3个惯性坐标系，将3个不同位置支链转换至相同状态下进行分析，采用几何法构造出机构位置正解与逆解的低阶方程组。根据刚性杆两端点运动速度在沿杆件方向分速度相同原理，构造了机构驱动输入与末端执行器输出的速度映射矩阵（速度雅克比矩阵）。运用Matlab软件进行编程，并通过实例验证了本机构位置正逆解算法的正确性。

针对双臂服务机器人运动学的逆解问题,根据其构型特点提出一种逆运动学求解方法。首先,根据机械臂的结构特点,采用标准DH法对其进行建模,得到双臂的正运动学模型,同时采用逆变换方法将机械臂的姿态用欧拉角表示,进而得到机械臂位姿的一组广义坐标;然后,采用几何法和坐标系投影法对双臂6R机器人进行逆运动学求解,经分析计算后最多可得8组封闭解,并选取最优解;最后,基于MATLAB建立双臂的3D仿真运动平台,验证了逆运动学求解的正确性,为机械臂的轨迹规划和避碰奠定基础。

　作为船舶粘性水动力学数值计算的关键问题之一,计算区域的网格生成技术的研究,一直受到国内外学者的关注。本文对曲线网格的几何生成法进行了初步研究,并采用此方法,成功地对二维机翼的C型网格进行了生成,为进一步研究三维问题打下基础。