以最低挖掘能耗、最短挖掘时间和最大满斗率为优化目标,提出一种以强力摇臂矿用液压挖掘机为研究对象的自主挖掘轨迹优化方法。首先分析强力摇臂矿用液压挖掘机在人为操纵和自主挖掘方面的优势,并通过动力学仿真软件RecurDyn与离散元仿真软件EDEM联合仿真对比强力摇臂矿用挖掘机不同挖掘方式的优缺点,将复合挖掘确定为液压铲的自主挖掘方式。其次,建立强力摇臂液压挖掘机的数学模型和挖掘阻力模型。再次,以抛物线加速度多项式曲线作为三组液压缸的轨迹规划曲线,确定多目标优化函数及其约束条件,并利用遗传算法求解该优化问题。最后通过控制器在环的强力摇臂矿用液压挖掘机半物理实时仿真平台验证所得优化结果的有效性和可行性。结果表明,与同斗容的机械式矿用挖掘机相比,采用相同的轨迹优化方法,在保证满斗率和作业时间维持在...

针对风机叶片机器人喷涂的涂层均匀性和喷涂效率优化问题,基于风机叶片的STL模型,提出一种风机叶片分片喷涂轨迹优化方法。首先,根据机器人运动空间和喷涂表面曲率对涂层厚度误差的影响规律,建立叶片表面的分片算法。然后,以涂层厚度方差最小和喷涂时间最短为目标,建立涂层均匀性和喷涂效率的多目标优化模型,并采用改进的多目标袋獾算法对喷涂轨迹参数进行求解。试验结果表明提出的分片算法获得的分片数比传统方法至少减少45%,改进的多目标袋獾算法的搜索成功率比改进前提升了9.4%,经优化,涂层均匀性提升33.2%,喷涂效率提升16.4%。

针对冗余机械臂末端轨迹跟踪与避障运动冲突情况,提出一种考虑任务优先级的超冗余机械臂避障轨迹优化方法。采用雅克比矩阵对不同的任务约束实施优先级排序划分,能够保证任务的精度。构建出7自由度机械臂结构模型,利用超冗余自由度避开障碍物,发挥其运动特性,并引入臂平面和避障面,通过虚拟排斥力推导零空间运动方程。将避障空间缩小至一维空间内,运算超冗余机器臂的运动学逆解。依据逆动力学控制方法获得障碍与机械臂间最小距离值的变化,采用任务优先级转化的避障算法实现超冗余机械臂避障轨迹优化。对比实验结果表明所提方法能够防止冲突现象发生,关节变化角度的实际值与期望值基本重合,机器人手臂与障碍物之间的平均距离维持在(0.2~0.3)m之间,完成机械臂避障轨迹优化。

为了提高汽车车身焊接过程中焊接机器臂轨迹的平稳性和精确度,在B样条插值法为基础上,建立三次B样条曲线数学模型,为使该曲线通过各焊点所对应的焊接机器臂关节空间位姿,反算曲线控制顶点,并对通过在控制顶点两侧添加辅助控制点的方法对机器人各关节进行轨迹优化,以提高机器人运动过程的平滑性。在MATLAB平台进行仿真实验并与三次样条插值法进行对比,优化结果表明,各关节在焊点附近的速度、加速度曲线变得更加平缓,验证了该方法的有效性。

高精度的气动测力数据通常以表格形式给出.针对滑翔飞行器轨迹优化中表格形式气动数据的拟合问题,提出一种二维平滑保形拟合方法.首先对气动数据进行一维平滑保形拟合,接着采用张量积方法进行拟合维度的扩展.典型表格形式气动数据的拟合效果表明,在给定的拟合精度约束下,方法拟合的曲面二阶连续可导,并保持表格数据呈现出的单调性.采用该方法拟合的气动数据建立轨迹优化模型,采用自适应Legendre-Gauss-Radau配点法进行轨迹优化,以优化得到的最优弹道俯仰角作为开环控制指令进行弹道仿真,仿真结果与最优弹道的整体吻合度很高.

研究SCARA工业机器人在关节空间内的轨迹跟踪控制问题。实际应用中,系统的未建模特性、关节摩擦间隙和未知负载等因素将引起机器人动力学性能的变化,从而影响其轨迹跟踪控制;并且外界扰动也会增加机器人轨迹跟踪控制的难度。针对上述问题,提出一种基于布谷鸟算法优化的快速连续非奇异终端滑模控制策略。该方法利用布谷鸟算法寻优机制规划机器人的参考轨迹;控制策略在李亚普诺夫稳定性理论的支撑下,采用连续非奇异终端滑模面来补偿与抑制系统的不确定性与外界扰动,引入快速终端滑模趋近律来加快系统的响应速度,并结合Anti-Windup技术来补偿系统中死区等其他非线性因素。通过李亚普诺夫稳定性理论,证明机器人系统的轨迹跟踪误差全局稳定。最后,通过轨迹跟踪试验验证了此方法的有效性。

移动机器人运动规划旨在考虑机器人运动学、动力学和时间约束的同时,在复杂环境中找到最佳且无碰撞的路径。近年来运动规划算法逐渐向高效、实时生成高质量的可执行路径发展。综述了基于运动学约束的一系列运动规划算法,分析并比较了其理论上的优势和不足;对算法的实时性能、优化性能以及对环境模型的依赖性进行分析;将运动规划拆分成前端路径搜索和后端轨迹优化;总结了运动规划算法的研究状况。

五月柱圆管编织机的不合理锭子运动轨迹是限制其稳定运行的主要因素。建立编织机锭子运动的数学模型并分析其运动特性，得出锭子在轨道承受急剧变化的载荷是引起其振动的主要原因。本研究拟采用组合曲线对单个锭子运动轨迹进行优化，发现采用修正梯形运动规律曲线轨迹和摆线运动修正等速运动规律曲线轨迹的锭子类跃度均小于采用‘∞’字形运动轨迹锭子的类跃度。以载荷波动量最小化为目标，推得轨迹为等圆相切曲线时锭子运动的类跃度最小。实验研究结果表明，采用等圆相切曲线轨迹的编织机振动及噪声得到有效降低。

对三次元送料机械手在满足作业要求下进一步提高效率进行了研究,提出了以执行时间最优为目标的轨迹规划和优化。采用多亲遗传算法与B样条曲线相结合的方式进行轨迹规划和优化,建立了机械手单次作业运行轨迹的时间最短优化模型,并以关节点速度、关节加速度、关节冲击作为优化约束。选取11个关键点对其进一步仿真和实验,其仿真结果表明,该优化方法在满足作业要求的前提下能够提高工作效率。在实验台上对算法进行测试,其实验结果与仿真结果较为一致。该算法对三次元送料机械手的轨迹规划研究具有一定的意义。

为了提高工业机器人的工作效率以及运动稳定性,对机器人轨迹进行了优化。在机器人任务空间中用NURBS曲线描述机器人末端轨迹,采用机器人逆运动学求解算法将任务空间轨迹转化到关节空间;提出了一种自适应罚函数的约束多目标骨干粒子群优化算法,对机器人运动时间、加速度、跃度等指标进行多目标优化,该算法采用自适应指数罚函数对约束进行处理,有利于引导算法更快进入可行区域,搜索好的目标值。最后,通过机器人加工实验,验证所提出算法的正确性和有效性。