结合多层次碰撞检测与IKFast运动学的磨削平台

针对传统磨削系统中存在的低精度和低效率的痛点,提出了一种结合多层次碰撞检测与IKFast运动学的高效磨削轨迹规划算法,并成功运用于机器人磨削平台。首先,针对磨削机器人高维构型空间复杂、难解,这里采用基于采样的运动规划算法,通过随机采样及碰撞检测来有效解决高维空间的运动规划问题。其次,基于混合包围盒AABB和OBB建立碰撞检测模型,通过多层次遍历的检测方法提高规划算法的整体效率。最后,为减轻机器人磨削轨迹中奇异点的影响,建立了IKFast运动学模型,对机器人奇异位置的正确逆解进行仿真求解,结果表明,文中方法有效增加了磨削轨迹的稳定性。

利用开关卡尔曼滤波器的目标跟踪技术研究

为了使机器人视觉伺服控制系统的目标跟踪精度得到进一步提高,构建一种基于开关卡尔曼滤波器的视觉伺服控制系统。研究视觉伺服的目标跟踪原理,推导相关的数学模型,并分析跟踪误差产生的原因;针对图像采集和处理引入的延时问题,通过卡尔曼滤波估计得到目标运动的速度信息,以此作为前馈量输入视觉伺服控制器,补偿由于目标运动和延时造成的跟踪误差;为了解决卡尔曼滤波器由于目标运动的突然变化而降低估计性能的问题,引入运动监视器以在目标运动突然变化时发出开关信号并重置卡尔曼滤波器;最后对该算法进行实验与仿真。结果表明:基于卡尔曼滤波器的视觉伺服控制器能把跟踪误差控制在1 mm以内,而开关卡尔曼滤波器能有效地减少因目标运动状态突然变化而产生的跟踪误差。

基于关节电机性能约束机器人的运动轨迹平滑规划

为了使机器人运动过程平滑,采用机器人的逆动力学特性,通过约束机器人关节电机性能得到一种运动轨迹平滑规划方法。该方法中平滑运动轨迹使用五次样条曲线,以笛卡尔空间粗插补和关节空间精插补相结合,在考虑关节角速度约束和逆动力学得到的关节力矩约束下,建立角速度和关节力矩等关节电机性能与粗插补周期的关系式,便可通过修改粗插补周期得到满足关节电机性能约束的平滑运动轨迹,避免因优化平滑运动轨迹而带来的大量计算,更容易操作。通过与三次B样条曲线插补算法规划的轨迹相比,结果表明:此规划能大大提升机器人关节运动的平稳性,减小冲击和振动对机器人运动的影响。

110kV插拔式GIS电缆终端轴向传热分析

气体绝缘开关设备(GIS)电缆终端的轴向传热特性对电缆资产的可靠性与利用率均有重要意义。文中建立GIS电缆终端等效热路模型,理论分析其传热特性与载流热点,通过搭建110 k V GIS电缆终端大电流实验平台,激励800~1 200 A稳态负荷电流,量化分析其轴向传热特性与影响范围。结果显示,GIS电缆终端轴向传热程度与载荷大小正相关,当载荷为1 200 A时,至高点温度为93.0℃,最大轴向温差可达15.4℃,已超过电缆线路的额定载流量。分析表明,GIS电缆终端轴向传热明显,其影响范围为尾管后1 m左右,顶推弹簧截面处的导体为温度至高点,环境温度对GIS电缆终端与电缆本体影响权重等同并呈线性规律。研究结果可为电力调度及运行维护部门评估电缆线路载流量提供参考。

机器人砂带打磨路径规划

为了解决机器人砂带打磨系统在路径规划中产生的偏置刀触线局部自相交问题,保证机器人打磨系统的加工质量和效率,构建了一种基于映射法和轮廓提取法的偏置刀触线去自交的算法。首先,研究了基于等残留高度法的轨迹生成的原理;然后,分析了轨迹生成时刀触线自相交的原因,为解决此问题,提出了基于映射法和轮廓提取法的偏置刀触线去自交的算法;最后,进行了仿真与实验。实验结果^表明,该算法能去除偏置刀触线的局部自相交,并能够完成曲面的打磨并符合加工质量要求。