定子是内曲线液压马达关键零件之一,其曲线形状对液压马达的性能和使用寿命具有重要影响。针对等加速型内曲线液压马达在运行过程中存在冲击较大的问题,提出一种基于五次多项式运动规律的定子曲线设计方法。通过对液压马达功能模块的受力分析,建立液压马达输出扭矩与零速区段幅角的量化关系,并在此基础上对零速区幅角进行了优化,结果表明,当零速区段幅角为0.5°时,定子曲线扭矩脉动率最小;进一步建立考虑定子磨损的液压马达动力学模型,并采用数值计算方法对该模型进行仿真求解;最后,通过实验方法研究不同转速下液压马达的振动响应,验证了理论模型的正确性。

针对工业机械臂在运动过程中的角速度与角加速度突变引起的机械系统冲击问题,结合五次B样条曲线和五次多项式的高阶连续性,提出了一种新的分段插值轨迹规划算法即"B-5-B算法"。通过SOLIDWORKS建立样机模型,利用Adams进行虚拟样机的运动学仿真,得到关节的角位移、角速度、角加速度以及关节力矩图。通过与"3-5-3算法"所得到的图进行比较,表明了该算法提高了工业机械臂的角速度和角加速度曲线的平滑性,并降低了机械系统的冲击力,同时由于B样条具有局部支撑性,为轨迹优化提供了一种新的方法,也为机械臂实物验证做了充分的理论支撑。

以串联机器人为研究对象,综合考虑其运动学和动力学约束,提出一种笛卡尔空间中的无冲击近似时间最优轨迹规划方法。首先将机器人关节驱动电机的约束条件转化成参数空间中的约束条件;接着将以时间最优为目标的轨迹优化问题转化成二阶锥规划问题,并运用MATLAB中的SeDuMi工具箱进行求解;然后提出一种识别和处理力矩突变点的算法,在关节力矩存在突变的点时使用五次多项式进行处理,从而消除原时间最优轨迹的冲击;最后给出了3R串联机器人末端沿指定路径运动的算例,通过对比机器人执行轨迹过程的相关参数,验证了算法的有效性。

以六自由度抛光工业机器人为研究对象,研究工业机器人在抛光特定工件时的轨迹规划问题。以工件待抛光曲面宽度中心选取10个点作为抛光作业路径关键点,针对三次多项式函数规划的轨迹出现角加速度有突变不光滑的问题,采用五次多项式插值算法对机器人轨迹进行规划,并对五次多项式函数插值方法中轨迹中间点角速度的设置方法提出改进,利用MATLAB进行机器人虚拟建模及轨迹规划仿真。仿真实验表明,角速度加权优化相对于角速度平均值优化,能使关节角速度和角加速度更加平滑,轨迹误差更小,有利于减小对电机的冲击,提升机器人抛光作业的稳定性。

这里研究在不同冲击度约束下智能汽车换道轨迹的优化问题。采用五次多项式作为车辆的换道轨迹模型,以自车速度、加速度以及冲击度为约束条件,兼顾车辆换道过程的安全性、舒适性和效率,用序列二次规划(SQP)算法对换道轨迹进行优化求解,得到最优换道运动轨迹;为研究冲击度约束设置对换道的影响,设计了换道轨迹求解的图形用户界面,根据换道耗时将换道模式分为激进型、普通型和舒适型,得到不同换道模式下冲击度限值,为智能汽车换道轨迹规划提供参考。

针对鲸鱼优化算法(WOA)存在的收敛精度低、易陷入局部最优解等问题,提出一种非线性收敛因子并引入非线性惯性权重对基础WOA进行改进,以智能制造生产线中核心单元6R机器人为研究模型做轨迹优化,其以时间最优为优化目标。首先将WOA中收敛因子改为非线性收敛因子并引入一种非线性惯性权重,以达到提高收敛精度、局部开发能力和全局搜索能力的目的,然后将该算法与五次多项式相结合,基于实际应用场景对某型号的6R工业机器人做时间最优轨迹规划。实验结果表明,该研究场景中机器人运动优化后完整的上、下料过程的时间比优化前缩短20%至50%,说明改进后的WOA在相关领域应用中有效可信且具有实际意义。

针对仓库用大型桁架机器人轨迹规划研究现状,将传统的五次多项式进行优化,设计并规划了一条以电机最大速度和加速度为约束的五次多项式轨迹,得出数学模型。为满足桁架机器人取物这一非线性系统的控制精度要求,设计一种以参数自适应模糊PID的控制方法,对规划好的轨迹作轨迹跟随实验。结果表明:该控制方法能够获得较好的路径跟随结果,可有效提高桁架机器人的运动精度,符合实际使用要求,对同类工程研究具有一定的参考价值。