面向任务约束的可重构机械臂最优构形设计

为解决受限可重构机械臂在完成任务时的最优构形确定问题,提出一种基于自适应粗粒度并行遗传算法(adaptive coarse parallel genetic algorithms,ACPGA)的构形确定方法:以关节模块和连杆模块的加权和为目标函数,在满足可达性、关节转角限制和避免构形奇异的约束条件下,综合考虑模块数量和连接方位,确定可重构机械臂在受限空间内完成任务的最优构形.通过实例验证了该构形方法的有效性.     

轮式移动机械手的多点运动规划方法

基于轮式移动机械手的移动与操作间的关系和轮式移动平台的优化运动区域，提出了一个新的轮式移动机构手多点运动规划问题的优化准则。此准则具有明确的物理意义，不但包括移动平台的运动代价、机械手的运动代价而且还包括移动机械手偏离优化构形、交换构形偏离优化值所需的运动代价，最后通过仿真证明了此协调方法的可行性。     

改进混沌优化算法在水电站水库优化调度中的应用

为提高多维目标函数全局最优解的计算精度,提出了一种改进的混沌优化算法(MCOA).利用混沌运动的随机性、遍历性和规律性进行全局寻优;通过引入解向量的优选,将解向量定位到最优解的附近,从而找出全局最优解.最后将该算法应用于水电站水库优化调度问题,并进行仿真计算,计算结果验证了算法的有效性.MCOA原理简单,易于编程实现,具有较大的实用价值,为求解水电站水库优化调度问题提供了一种有效方法.     

机械臂逆运动学避障最优求解算法

针对多自由度机械臂在障碍物环境下逆运动学求解存在多解性和碰撞问题,研究了一种将碰撞检测算法、最短行程方法与差分进化算法相结合的具有避障能力的机械臂逆运动学最优求解算法。首先,以六自由度机械臂为研究对象,对机械臂和障碍物进行建模,并建立求逆运动学解的目标函数,目标函数由末端执行器位姿误差函数、目标角度与初始角度之间的变化量函数、碰撞检测函数加权求和组成;其次,利用差分进化算法对目标函数进行最优求解,为了减小函数权重对求解速度和精度的影响,设计了一种自适应权重优化算法,使得求解关节角度在优化求解初期快速达到最短行程位姿角度附近,而在优化求解后期具有更高的的求解精度,即可求得具有避障能力、行程最短且高精度的最优逆运动学解;最后,以UR5机械臂为例,通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox工具箱对算法进行仿真验证,验证了算法的有效性。     

机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法

机械臂刚体运动防冲突角度输出方法存在防冲突角度控制精度低、易出现碰撞的弊端;因此,提出一种机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法。利用拉格朗日法获取机械臂被动关节动力学方程式,通过振幅控制方法控制机械臂被动关节位置,实现对机械臂刚体运动防冲突角度的最优输出。实验结果表明,相对于传统方法,控制下的机械臂刚体运动防冲突角度输出值较优,控制过程中位置误差与稳态误差较小,有效实现了机械臂运动的防碰控制。     

细长机械臂的刚度灵敏度分析与参数优化

针对细长机械臂的结构优化问题,提出了一种基于刚度灵敏度分析的参数优化方法.以三自由度固体火箭发动机内壁打磨机器人为例,首先给出了系统结构模型并建立了机械臂的刚度模型;其次,针对机械臂上7个关键部位的壁厚对弯曲刚度的影响进行了灵敏度分析,确定出对机械臂刚度敏感的4个部位壁厚变量;最后,以该4个壁厚变量为设计变量进行优化设计,得出了最优方案.仿真结果表明,经过参数优化后的机械臂刚度提高7.04%.该研究结果为此类机械臂的结构优化问题奠定了理论基础.     

轮式移动机械手的点-点运动规划方法

基于轮式移动机械手的移动性与操作性间的关系和轮式移动平台的优化运动区域,提出了一种新的轮式移动机械手点－点运动规划问题的优化准则,此准则不但包括移动平台的运动代价和机械手的代价,而且还包括移动机械手偏离优化构所需的运动代价,最后通过仿真证明了此协调方法的可行性。     

BCOISOA--BP网络在磨矿粒度软测量中的应用

传统人群搜索(SOA)算法通过计算搜索方向、搜索步长和搜寻更新个体位置三个步骤进行寻优.它的缺点在于计算量大,种群之间信息交流少,导致寻优速度慢.针对人群搜索算法存在的缺点,本文提出二项交叉算子改进人群搜索算法(BCOISOA)对其改进.在计算搜索步长方面,本文采用随机数与最大函数值位置乘积判断子群位置,进而提高全局寻优计算速率.在更新位置方面,本文提出二项交叉算子加强种群之间的联系,避免在更新搜索方向过程中,算法因局部最优而导致过早收敛,进而达到快速、准确寻找最优解的目的.本文将以上二项交叉算子改进人群搜索-BP神经网络算法应用在二段式磨矿过程中,实现磨矿粒度在线软测量.仿真结果表明,与人群搜索算法和粒子群算法进行比较,二项交叉算子改进人群搜索算法收敛速度更快,预测精度最高,满足对磨矿粒度实时检测的要求.     

基于行为的多自由度机器人运动规划

提出了一种有效的基于行为的多关节机械手的运动规划。该规划将低级的运动规划和高级的行为决策结合在一起，在将位于机器人工作空间中的障碍物快速映射到姿态空间中的算法基础上，通过传感信息来计算局部障碍物的信息，从而形成姿态空间中障碍物的模型。定义了几种类型的行为来描述机械手的运动，并给出了选择行为的规则。而这些行为都是用基于姿态空间的算法可实现的。该方法适于多关节机器人在非确定环境中实时规划的要求。     

轮式移动机械手的点一点运动规划方法

基于轮式移动机械手的移动性与操作性间的关系和轮式移动平台的优化运动区域, 提出了一种新的轮式移动机械手点一点运动规划问题的优化准则,此准则不但包括移动平台的 运动代价和机械手的代价,而且还包括移动机械手偏离优化构形所需的运动代价．最后通过仿 真证明了此协调方法的可行性．     

精密长丝杠力变形仿真优化磨削工艺系统

对精密长丝杠磨削过程中的力变形进行了理论分析，根据实际加工中经常采用的磨削工艺系统对磨削过程进行了力变形仿真，并提出了利用力变形仿真对中心架的数量与位置进行优化的方法．与实际加工中所用的磨削工艺系统参数相比，优化结果表明可以大大提高精密长丝杠的磨削精度．     

基于蚁群算法的运动时间优化算法研究

液压凿岩台车在现代隧道掘进施工中发挥了重要作用,现有液压凿岩台车在进行寻找孔位时,由操作人员完成,找孔顺序、找孔时间无优化,导致寻找孔位时间浪费,效率低.针对上述问题,对长臂多关节智能凿岩机面向超大隧道断面与复杂孔系的多节变运动与寻孔路径的时间进行优化,创新研究如下:通过对凿岩隧道形式、开挖方式分析和炮眼参数的设定,对左右两机械臂钻孔任务提出无碰规划方案,同时以多关节机械臂各个关节变量的总变化时间作为优化目标函数,采用蚁群算法优化目标函数,得到寻找孔位时间最短的优化寻找孔位路径,提高了液压凿岩台车机械臂的定位找孔效率.     

利用世界空间几何学信息的关节式机器人路径规划

针对关节式机器人提出了一种直接利用机器人世界空间几何学信息的有效的路径规划算法。该算法使用机器人周围的局部世界空间信息建立势函数，基于势函数的导数规划机器人路径。而且，针对常见的旋转关节机器人，分析了路径规划过程中的停留状态，提出了一种有效的消除势函数局部最小值的启发式方法。该算法避免了构形空间显式描述的复杂计算，在一般情况下，即使针对多自由度机器人，也能很快获得无冲突路径。最后，计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

两个绝对值优化问题解的等价性

针对损失函数为最小一乘问题,惩罚项由基数函数定义的绝对值优化问题,提出用MCP(Minimax Concave Penalty)非凸正则来连续逼近基数罚,得到一个精确连续的绝对值优化松弛问题。首先,证明了带基数罚的绝对值优化问题的全局最优解;其次,研究了带基数罚的绝对值优化问题与带MCP罚的绝对值优化松弛问题之间全局最优解的等价性;最后,证明了在一定的条件下这两个绝对值优化问题具有相同的全局最优解。     

轮式移动机械手的优化构形

为了揭示移动平台和机械手间的本质关系,可将移动机械手加以简化,采用等质量矩阵方法研究了轮式移动机械手的优化构形,得到了最大操作度方向与移动机械手构形间的关系,此关系为进一步研究移动机械手的协调方法打了一定基础。     

基于双目视觉的服务机器人仿人机械臂控制

机械臂逆运动学、目标识别与定位是服务机器人手臂控制中的关键技术.为了更好地与复杂多变的非结构化环境进行交互,提出一种应用于服务机器人平台的基于双目视觉的仿人机械臂控制方法.给出一种针对6自由度手臂的逆解算法,并采用基于双目视觉与颜色分割的目标识别方法.然后,根据识别出的目标三维坐标信息控制机械臂完成特定任务.本方法在家庭服务机器人上得到了验证.     

流体输送管径优化设计

本文提出了一种计算工艺配管的最佳法,它是以流体输送的操作动力费与管线设备费之和作为目标函数,关联出使其目标函数为最小的最佳管径的数学模型,并编制了相应微型计算机程序,通过举例对本文提出最佳法与普通计算法进行了(火用)分析与对比。显然,最佳法体现出明显经济效益和实用价值。     

遗传算法在优化CDMA功率配置中的应用

针对CDMA网络规划中的功率参数经验配置法存在的盲目性,提出一种将CDMA覆盖分析与遗传算法相结合的最优化算法.该算法将所有基站最大发射功率表示为实数编码染色体,以反映网络规划质量的覆盖率、切换率和成本三项关键指标的加权求和作为目标函数.CDMA覆盖分析用于仿真得到规划方案的关键指标以及图形结果.经过对一个规划方案实例的参数优化,得到遗传算法的目标值收敛曲线以及多种CDMA仿真图形结果,说明本算法能够有效优化网络规划的功率配置方案.     

压板式短进水口的优化水力设计

本文阐述了压板式短进水口优化水力设计的依据、目标和基本方法.在有关压板式短进水口水力计算和水力特性研究的已有文献的基础上,提出了对其进行优化水力设计的数学模型:决定变量是进水口体型的主要参数,目标函数是进水口的流量系数,约束条件一类是保证进水口不发生空蚀破坏,另一类是满足常用合理体型的基本要求.计算源程序在北极星小型计算机上实现,并采用系统优化的方法,完成了压板式短进水口的优化水力设计.按本文所提优化设计方法,可根据设计要求经计算机进行数值计算后,直接得到安全、经济、适用的压板式短进水口合理体型.     

清洗机器人样机操作臂结构参数优化

高层建筑清洗机器人是应用于高层建筑外墙清洗作业的一种特殊作业机器人。本文以样机为原型，通过理论分析与计算机仿真，对其进行了旨在改善偏重力矩的结构优化。不但使结构更趋于合理化，而且保证了操作性能良好。本文对该机器人的产业化研究有直接的指导作用，而且为其它机器人的优化提供了有益的借鉴。