基于多目标约束的机器人复杂轨迹优化方法

工业及农业领域存在诸多复杂场景,使得机器人常面临由大量非连续离散局部路径组成的复杂轨迹,合理的运动规划是机器人实现预期作业目标的首要基础。本文提出一种基于非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)的多目标综合优化方法,算法基于个体的相互支配关系进行分层并引入“拥挤度”指标来表征个体间的差异性,从而为保持遗传过程的种群多样性提供了有力支撑。同时建立了机器人运动学模型并构造了缩短机器人空载路程、运动时间及关节冲击的路径序列优化函数,并在笛卡尔空间与关节空间进行了高阶样条拟合与插值规划,显著提升了空间轨迹的光顺性及几何特性。基于NSGA-Ⅱ生成空间Pareto最优前沿解集,解决了机器人运动时间短、关节冲击小、任务路径优等约束下的多目标优化问题。优化后机器人运动路径长度缩减74%,作业效率提升33.44%,关节稳定性平均可增强50.97%,通过仿真与实验,验证了算法在改善机器人运动效率、连续性和非突变性等方面具有显著效果。

复杂轨迹穿越回拖力计算分析

回拖力计算是水平定向钻穿越施工的重点,计算方法也有多种,且差异较大。在回拖力计算中,会经常出现计算方法、计算参数选择问题,特别是大高差、多曲线段等轨迹复杂的情况下可能出现大的计算误差。基于此,针对回拖力影响因素进行分析,介绍了典型回拖力计算方法及使用条件,修正了绞盘力计算公式,提出了复杂轨迹回拖力计算方法并进行实例验证,建议回拖前根据工况再次对回拖力进行核算。

挖掘机工作装置复杂轨迹跟踪实验

为实现挖掘机自动控制,对其进行了电液比例改造。建立了挖掘机工作装置的运动学模型及其电液控制系统的非线性模型,并通过实验验证了机理建模中指出的电液控制系统死区及动态特性不对称非线性。为满足地面平整作业,采用五次多项式插值法在笛卡尔空间生成了斗杆末端轨迹,并通过运动学模型获得系统关节空间轨迹。针对控制系统主要存在的死区和不对称非线性,设计了带死区补偿的分段PID控制器,通过对比实验,证明了分段PID比常规PID控制精度高,能克服系统的主要非线性特性。通过协调控制挖掘机工作装置三关节,实现了一个复杂轨迹的有效跟踪。

点焊机器人复杂轨迹逆运动学组合优化求解

针对6自由度点焊机器人复杂轨迹上多点焊接作业时的逆运动学组合求解问题,通过构建机器人运动学模型的非线性方程组,提出了一种离线编程的变进制变步长求解可逆优化迭代算法.该算法在给定位置优化目标下,每次迭代过程中,逐步缩小机器人每个关节变量变化值,同时依次做"前进、后退、保持一步"的试探判断策略,逐步迭代计算得到满足精度要求的数值解.通过对六自由度点焊机器人在复杂轨迹上作业的数值模拟,证明该算法设计简单,求解效率高,而且能在多组非线性方程组中优化组合所求数值解,同时保证机器人关节运动的平稳性.

复杂轨迹合成孔径雷达后向投影算法图像流GPU成像

相对于基于傅里叶变换的频域成像算法,后向投影(BP)算法因采用时域逐点相干积累,更适合于复杂轨迹合成孔径雷达(SAR)高精度成像。但BP算法计算量巨大,限制了其应用于SAR大场景大数据量快速成像。图形处理器(GPU)具有强大浮点运算和并行处理能力,为大场景BP算法快速成像实现提供了途径。结合GPU并行处理,提出了一种基于图像流的复杂运动SAR大场景BP快速成像处理方法。该方法借助BP算法中图像像素点相互独立处理的特性,采用图像像素点并行及图像流程处理,设计了孔径与图像缓存调度方案,提高SAR大场景大数据BP算法成像效率。仿真和机载实测数据结果验证了方法的有效性,在有限GPU显存条件下实现了8 192×8 192大场景快速成像,并且成像加速比相对于传统CPU单线程处理可达300倍以上。

穿透非均质储层的复杂轨迹井产量计算新方法

解析法和半解析法计算水平井产量的公式一般要求油藏储层均质,且井轨迹平行于油藏边界,难以准确地计算复杂轨迹井的产量。根据井轨迹和储层渗透率把油藏划分为若干区域,不同区域渗透率取值不同,且井轨迹可不平行边界。通过引入点源函数法,基于定压油藏边界建立了非均质性储层复杂轨迹井的产量分段积分相似解,利用Ouyang模型计算了井筒内流动的沿程压力损失。该方法避免了数值模拟中数值弥散的发生,只需输入较少的参数就可以对复杂轨迹井进行快速产能评价。实例计算结果表明:1复杂轨迹井井筒内的流量从指端到跟端逐渐增大;2由于储层的非均质性,各段流量分布并不均匀,渗透率高的部位流量也高;3井筒压降从指端到跟端同样逐渐增大,由于流量分布不均匀,因此不同轨迹段在井筒内压降也不相等。该方法计算结果与Eclipse数模方法一致,表明该方法是可行的。应用该方法计算的油井产量与油田现场生产对比,预测油井产量相对误差小于5%,能满足现场油藏工程研究的需要。

基于双目视觉机器人复杂轨迹再现方法研究

随着工业自动化水平的飞速发展，工业机器人得到了越来越广泛的应用，特别是六自由度串联机器人被大量应用在各行各业，其主要依靠示教来使其完成指定的作业任务，在线示教方法和离线示教方法是工业生产当中应用最广泛的，但传统示教方法存在一些缺点和局限性。为此，针对传统示教方法的不足，提出了一种新的示教方法，该方法利用视觉定位技术进行跟踪和采集示教轨迹的数据，机器人依据采集数据实现复杂轨迹再现。

基于复杂轨迹的分段式机械臂轨迹规划

针对机器人机械臂运动轨迹复杂多变,较难规划设计的问题,提出一种将笛卡尔空间与关节空间规划方法相结合的3段式轨迹规划设计方案,即抓取起始段、抓取过渡段和最终抓取段。抓取起始段按照快速、便捷的运行要求,采用五次多项式插值算法;抓取过渡段按照减少震荡的运行要求,采用S型速度算法;最终抓取段按照精确、平稳的运行要求,采用NURBS曲线拟合算法。仿真结果表明,该设计方案机械臂运行平稳,精度较高,速度分别提升了14.2%、5%,且轨迹光滑无突变,有一定的推广应用价值。

基于GRNN的永磁力矩电机复杂轨迹进给位置误差预测研究

为了提高力矩电机转子位置的精度,考虑影响力矩电机位置精度的主要因素,使用广义回归神经网络(GRNN)建立了力矩电机转子位置误差预测模型。该模型采用实验台运行的正弦轨迹数据为训练样本,三角波轨迹运行数据为测试样本。选取40组正弦波轨迹数据和10组三角波轨迹数据进行仿真预测和验证。以正弦波信号的指令位置和指令速度作为模型的输入,以三角波信号的位置误差作为输出。结果表明建立的力矩电机转子位置误差预测模型的精度要高于其他神经网络(BP、Elman),文中所建立的GRNN模型能够有效预测力矩电机复杂轨迹进给位置误差。

复杂轨迹进给直线电机加工位置误差预测

对复杂轨迹永磁同步直线电机系统在加工过程中因受到的轨迹,速度,结构和外部干扰等因素造成的加工位置误差问题,提出了基于指令位置和指令速度为输入,实际位置为输出的BP神经网络预测方案。采集了在PID控制下直线电机各类常用加工曲线的数据,验证了预测方案的可行性。利用该方法对凸轮砂轮架磨削过程中的加工轨迹曲线进行误差预测,结果显示预测误差与实际误差大致相似,证明了神经网络对复杂轨迹直线电机加工位置误差具有一定程度的预测作用。

复杂轨迹井测试封隔器的研制与应用

随着胜利油田油气开发难度的不断增大,复杂轨迹井已经成为改善油气开发效果的必要技术手段,同时为了最大限度减少对环境的破坏,提高勘探开发的整体效益,近些年探井、评价井中复杂轨迹井、深井的比例逐年增加,为后续完井测试提出了新的课题。目前测试封隔器为机械旋转坐封封隔器,该类型封隔器具有坐封简单、性能可靠等优点,但是在井身轨迹复杂的井中封隔器座封,往往由于扭矩过大,扭矩力无法传递至封隔器而出现坐封困难的现象,同时由于扭矩过大,使油管出现造扣现象,损伤油管密封性能。为了解决这一问题,研制出复杂轨迹井测试封隔器,有效的解决了复杂轨迹井坐封困难的问题。

一种基于空间-拓扑结构相似性的复杂轨迹聚类算法

复杂的面状空间实体如海洋涡旋、环流和降雨过程在运动过程中会产生更复杂的轨迹,即具有分支结构的复杂轨迹。为了挖掘这类复杂轨迹的运动模式特征,本文从复杂轨迹的拓扑结构和空间特征出发,创新性地提出复杂轨迹的空间-拓扑结构相似性度量算法(Spatial-Topological Similarity Measurement,STSM),该算法是基于图同构算法VF2改进的。首先STSM算法将复杂轨迹用带有节点和边的图结构表达,并将空间信息融入图结构的节点属性中,通过匹配复杂轨迹之间所有最大公共子结构,找到匹配结构中节点之间一一对应的关系,利用加权的欧式距离计算复杂轨迹匹配结构中点对之间的空间距离。然后,基于STSM相似性算法进行层次聚类分析,旨在发现复杂轨迹之间相似的拓扑结构在空间上的聚集模式。最后,利用1993-2016年长时间序列的中国南海冷涡复杂轨迹验证方法的有效性,并对比分析复杂轨迹拓扑结构相似性算法CSM。结果表明:单纯用拓扑结构相似性算法CSM进行聚类分析,不能充分挖掘空间的聚集模式,因为不同空间位置也存在拓扑结构相似的轨迹。而本文提出的STSM算法将南海冷涡复杂轨迹分为5类,第一类分布在南海北部、第二类分布在南海中部、其他三类交错在南海南部。这种聚集模式在一定程度上反映了冷涡的生成和演化过程在南海北部、中部、南部的差异性,同时也表明了冷涡移动在南海南部存在更为复杂的异质性。因此,本文提出的方法可以有效地从复杂轨迹数据中发现其演化过程的潜在聚集模式,为认识这类复杂动态现象的时空演化特征提供了一种新的方法。

机械手实现3D打印复杂移动轨迹的设计

提出了一种使用机械手实现3D打印复杂轨迹移动的方法,采用3D打印软件与机械手样条文件结合,避免了机械手实现复杂轨迹移动时需要大量编程的工作.介绍了使用PLC控制两台机械手的系统结构,以及两台机械手工作时PLC与机械手之间的信号传输,机械手实现复杂的3D轨迹移动的方法具有一定的有效性和实用性.

基于视觉跟踪的机器人复杂轨迹模拟再现

机器人示教是实现机器人轨迹跟踪的一种重要方法,其工作原理决定了机器人作业的效率及复杂轨迹跟踪的精度。文章在传统示教方法基础上提出了一种基于视觉跟踪的机器人复杂轨迹模拟再现方法,通过应用双目立体视觉三维测量技术跟踪并记录机器人示教手柄完成的随机的复杂的操作轨迹,对轨迹数据进行坐标转换、运动学逆解,计算机器人各关节的期望旋转角度值,并驱动机器人运动,实现示教手柄的复杂操作的复现。该方法能够实现任意操作的实时示教再现,操作简单,工作效率高,与传统的示教方法相比显著地降低了工业机器人对专业操作人员的依赖程度,广泛地拓展了机器人的应用范围,具有极其重要的应用价值。

混合驱动五杆机构轨迹生成及其影响因素研究

应用机构逆运动学分析方法,对混合驱动五杆机构复杂轨迹的生成及其影响因素进行了研究。在对设计的混合驱动五杆机构进行逆运动学分析基础上,确定了机构两原动件驱动电机的速度关系,仿真分析了原动件运动规律和初始位置变化对输出轨迹的影响,并进行了实验研究。将机构实测轨迹与理论轨迹进行比较,验证了混合驱动机构实现任意复杂轨迹的可行性。

基于多轴运动控制方法的高速切削复合轨迹研究

为了解决复杂曲面数控加工中的高速数控加工问题,从过程集成控制的角度构建了多轴平滑运动模型、插补控制、位置跟踪等。速度优化模型采用数学方法,构造了加、减速控制。速度预处理中通过简化优化模型,提出了柔性加减速控制算法,并对其进行了优化设计。为了克服高速进给系统的非线性影响,通过引入新的加速度和速度的前馈控制,提出了高速位置跟踪算法;实现了基于双核处理器的嵌入式数控系统,且该结构能保证六轴插补周期的要求。现场数据显示该系统在高速运动平稳性好,能满足叶轮复杂轨迹控制要求等。

基于LSTM-Attention的毫米波雷达行人轨迹预测方法

行人轨迹预测对于发展智慧城市,提升交通安全具有重要意义。由于视频监控易受环境因素影响且不利于保护行人隐私,文中采用毫米波雷达实时探测行人,建立行人轨迹数据集。针对行人的运动轨迹复杂多变,难以用传统的运动学模型准确描述的问题,本文提出一种结合注意力机制的长短期记忆(Long Short-Term Memory Combined with Attention Mechanism,LSTM-Attention)行人轨迹预测模型,利用LSTM网络提取行人轨迹特征,并引入Attention机制,强化模型对行人轨迹特征关键信息的提取能力。实验表明,提出的LSTM-Attention模型能够预测各种复杂度的行人轨迹,且预测精度更高,鲁棒性更强。

复杂运动轨迹振动筛的研究

从能量角度分析了筛面运动方式对筛分过程的影响情况，提出了较为理想筛面运动方式应具备的二个特点，并以此为依据研制出一种新型的复杂运动轨迹振动筛。采用计算机对该筛分机的筛面运动轨迹和筛上物料运动速度进行分析，说明该筛确实可以改善筛分效果，提高筛分效率。

LHY311型压裂封隔器的研究与应用

随着辽河油田各类复杂轨迹井逐年增多，现有压裂封隔器坐封和解封困难的问题日益突出。针对以上情况，研究了LHY311型压裂封隔器。该封隔器坐封时只需上提下放管柱即可，有效解决了其他压裂封隔器坐封和解封困难的问题。与其他种类的封隔器相比，该封隔器具有结构简单、坐封方便、密封可靠、解封容易的特点。

UFO光顾中国

相传在距今４０００多年的尧帝时代，就有“巨船”浮游在东海，船上有光，夜明昼灭。海上航行的人望见那光忽大忽小，好像星月出没，而且它浮游环绕四海以１２年为一个周期，周而复始，其名叫“贯月船”，据说有会飞的人住在巨船中……这是晋朝的《拾遗记》中记载的一件奇...