基于五次B样条插值的汽车轮毂打磨机器人协作控制

为提高双臂协作机器人的控制精度,以双臂协作的汽车轮毂打磨机器人为研究对象,在采用D-H法对双臂协作机器人进行运动学分析与正逆运动学求解的前提下,采用五次B样条插值法在笛卡尔空间中对机器人的协作进行轨迹规划。仿真结果表明,该控制方案可实现双臂协作机器人的智能控制,且整个控制中机器人关节未出现碰撞和相互干涉的现象;相较于五次多项式插值、七次B样条插值的轨迹优化算法,在五次B样条插值算法的路径规划中,速度、角加速度、加速度规划的曲线均得到了有效的改善,其中加速度最大降低0.78%,说明通过五次B样条插值算法更能降低打磨机器人机械臂的惯性力,减少惯性的冲击,具有一定的工程应用价值。

五次PH曲线的Hermite插值

应用复分析和曲线积分方法研究了满足 Hermite插值的五次 PH曲线的构造 ,导出了其相应的 Bézier表示 .所得五次 PH插值曲线不但具有连续的单位切矢和有向曲率 ,而且其弧长函数是原参数的多项式函数 ,具有精确的有理 Offset代数表示和优美的几何解释 。

基于jerk能量最小化的空间五次G2插值曲线构造

光顺曲线具有简单的曲率轮廓,在计算机辅助设计、轨道规划和相关应用领域有重要的需求.首先,针对给定的G2数据,构造一条含4个自由参数的空间五次Bézier曲线使其在端点满足特定曲率和Frenet标架.然后,使用jerk能量近似表示曲线的曲率变化,定义目标函数为jerk能量和曲线长度的加权组合,提出基于jerk能量最小化的空间五次G2插值曲线构造方法.最后,将目标函数简化为二元四次多项式,使用投影牛顿法求解约束优化问题.与之前基于应变能最小化的方法相比,实例表明该方法能够生成更光顺的曲线和更好地处理空间曲线.

五次插值样条在NC过程链中的应用研究

对几种五次样条插值算法的性质及其在 NC铣削轨迹处理、CNC技术及逆向工程中的可使用性进行了研究 ,并讨论了曲线参数化方法。

基于WebGL的工业机器人运动轨迹高性能渲染算法研究与实现

针对浏览器端无法满足规模化工业机器人轨迹数据的高精度高实时处理的性能需求,提出了一种基于WebGL的曲线插值拟合BH-DP改进压缩算法,面向应用层的数据渲染需求,对用于虚实同步的机器人运动轨迹数据进行基于五次NURBS的曲线插值拟合预处理,补全工业机器人轨迹数据的空白点从而使轨迹具有良好的光滑性,接着针对由工业机器人轨迹插值优化而引起的数据量激增问题,提出了一种BH-DP改进压缩算法,并与传统三维死区-道普算法进行了实验对比,结果表明该算法能够有效地保留轨迹数据的走势特征,同时达到了多机器人轨迹实时渲染的要求,为Web轻量化应用提供了参考。

恒压恒流凸轮柱塞泵凸轮曲线特性分析及优化

医疗器械中体外诊断分析仪中使用的恒压恒流凸轮柱塞泵,其关键在于凸轮形成的轨迹曲线。根据柱塞运动的轨迹计算凸轮的轨迹曲线并在SolidWorks软件中进行仿真,发现凸轮的轨迹曲线与理想轨迹曲线存在偏差,从而影响凸轮柱塞泵恒压和恒流的性能。为了优化凸轮轨迹曲线,采用Catmull-Rom三次插值曲线拟合离散点及NURBS柔性曲线控制顶点位置和权因子两种设计方法,并将两种方法得出的凸轮曲线与理想轨迹曲线进行对比,结果表明:采用后一种方法,凸轮的轨迹曲线更接近理想轨迹曲线。为了验证计算结果,搭建凸轮柱塞泵测试平台,利用国外先进的微型流量计测试流量的脉动。该实验平台可以实时反馈流量的变化,并且通过曲线的形式反映优化前后的不同数据。经过测试,优化后的流量脉动及脉动率明显要比优化前的小,满足体外诊断分析仪产品的使用需求。

保形五次插值参数样条曲线

Given a set of ordered data points Pi (i = 0,1, ... , n), this paper constructs a class of parametric spline curve which interpolates all points Pi and have C2-continuity. A shape preserving interpolating spline curve can be obtained by adjusting parameters ai. Finally, some examples illustrate that the curve is efficient for curve design.

基于CPSO优化算法的六自由度机械臂轨迹规划

针对焊接机器人的多目标优化问题,综合考虑时间、能耗、脉动冲击工作指标,提出一种具有混沌寻优的多目标自适应粒子群优化算法(CPSO)。在工作轨迹数学模型采用五次NURBS曲线插值机械臂末端路径点,把混沌寻优的方法融合进粒子群优化中,并提出采取动态加权方法进行选择适应度最高的全局最优粒子;通过外部存档改进粒子群的自适应变异规则,进而产生更加优异的粒子,降低局部最优的可能性,提高运算效率,改进了Pareto取值集合空间。通过软件仿真,在已知约束条件下,该优化算法可以实现目标轨迹的多目标优化,保证焊接机械臂以最优路线运行。

保形五次几何Hermite插值的构造算法

讨论了计算机辅助几何设计中的GHI问题,GHI曲线需要型值点处的切线和曲率信息,所以GHI曲线比一般的插值曲线更困难.首先将保概念引入到GHI曲线,再用分段五次Bezier曲线构造了GC2保形GHI算法.该曲线的所有Bezier点由型值点及相应的曲率信息直接计算产生,无需求解矢量方程组,因此该曲线计算简单,局部修改方便.最后,两个数值例子被给出。

有理三次PH曲线的G^1 Hermite插值

探讨了有理PH曲线的G1 Hermite插值问题,运用复数表达将问题转化为包含5个复代数方程的方程组,通过求解这个方程组,得到结论:当插值条件形成凸多边形时,插值问题有2个解,其中之一为多项式解;而当插值条件形成非凸多边形时,只有切方向满足一定条件时,插值问题才有一个解.而对于后一种情况,总可以通过加点的方式细分原逼近曲线,进而得到由两段有理三次PH曲线G1拼接而成的4组样条插值曲线.

一类五次OR曲线的构造方法

本文讨论非PH(Pythagorean hodograph)曲线的一类五次OR曲线(curves with rational offsets)的构造方法.OR曲线是具有有理形式的等距线的一类参数曲线,在CAD中有着广泛的应用.本文采用参数曲线的复数表示形式,根据导矢曲线的因式分解的不同,将非PH曲线的五次OR曲线分为两种类型,并分别给出这两类曲线的构造方法.在给定C1连续的初始条件下,通过指定一个自由实参数来确定构造曲线.本文进一步阐述了这个自由实参数的几何意义.由于五次OR曲线是非正则的曲线,对于第一类曲线,奇异点可以在构造过程中显式地被指定,因此可以有效地避免其在特定曲线段上的出现;而对于第二类曲线,奇异点在曲线中的位置则不易被直接控制.

六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿,最终完成指定任务。