离轴抛物面超精密加工轨迹时间序列控制方法

离轴抛物面超精密加工轨迹容易出现不可控轴与可控轴位置势函数不一致现象,影响加工次序,导致加工效果不理想。针对该问题,提出了离轴抛物面超精密加工轨迹时间序列控制方法。分析离轴抛物面超精密加工过程,计算点与点之间的旋转角度。以机床零点为基准,将笛卡尔坐标系中零件外形表达式转化到柱坐标系中,使工件方程的坐标系完成转换。将加工轨迹点时间间隔映射成0～1的数值,设定各个处理时间内时间权重,使得各个加工时间点间交互作用。检测基于轨迹点分布聚簇性的加工轨迹,分析加工轨迹聚集特性,消除各种轨迹之间的时间间距对轨迹的影响。采用PMAC的时基控制方式,保证不可控轴与可控轴位置势函数一致。以移动点更新速率为主要计算参量,将实时输入频率作为时基控制的输入频率,以非控制轴为输出频率,由此实现加工轨迹时间序列的时基控制。通过试验验证结果可知,该方法能够获取以（-150,300,0）为加工轨迹中心的完整超精密加工轨迹,且不会出现投影畸变现象,有效控制加工轨迹时间序列。     

平面凸轮引导机构考虑时间因素下的点导引

讨论了平面导引轨迹有时间要求时的轨迹函数表达及当采用凸轮机构作为引导机构时其设计方法。     

单机器人在协调系统中的轨迹规划问题研究

以协调机制下的单机器人为对象,提出了一种基于相平面的时间优化轨迹规划方法。通过对路径参数化,将具有多关节的机器人运动转换为单自由度的具有几何约束的最终运动。通过引入关节力矩输入约束,分析了轨迹规划中的可行性区域。在构造的速度-路径相平面中,利用动态搜索的方法在具有可行最大加减速度条件下规划其时间优化轨迹。以Motoman-UP6为模型,将本文方法与时间最短的轨迹规划方法进行比较,仿真结果证明该方法虽不能得到绝对的时间最短轨迹,但可以减少加减速运动的切换次数,保证机器人运行的平稳性。     

考虑多约束的机器人平滑轨迹规划

由于受电机参数的制约,对机器人进行轨迹规划过程中需要考虑关节速度、关节加速度等多个约束条件。通过对约束条件的分析,提出一种基于参数化修正梯形的时间最优平滑轨迹规划算法。利用参数化修正梯形轨迹规划法将考虑运动学、动力学约束的时间最优轨迹规划转化为两参数的寻优问题,通过遗传算法获得时间最优轨迹。最后利用提出的规划方法对二自由度混联机械手进行轨迹规划,并通过仿真验证了该方法的有效性。结果表明该轨迹规划方法能充分发挥伺服电机的性能,并保证关节加速度和驱动力矩的连续性。     

基于时间近似最优挖掘轨迹生成框架

为提高挖掘机自主作业的效率,针对一个完整的挖掘周期提出了一种时间近似最优挖掘轨迹生成框架。结合人工操作的经验进行分析,完成挖掘机的运动状态估计。利用三次样条曲线表示挖掘轨迹,并设定始末位置的速度和加速度,生成平滑的轨迹。采用改进的粒子群算法求取此类非线性规划问题,生成时间近似最优挖掘轨迹。为了验证该框架的可行性,对挖掘机工作时各关节的角度进行现场测量,将优化后的结果与现场试验数据进行对比。结果表明：提出的时间近似最优挖掘轨迹生成框架有效提高了自主挖掘机作业效率,为时间最优轨迹生成问题提供了一种解决方案。     

六自由度吊机吊装路径优化分析

针对某六自由度吊机吊装轨迹规划问题,采用一种时间最优和能量最省相结合为目标的轨迹规划方法。利用DH算法建立某型机械吊机的运动学模型,建立其正运动学和逆运动学方程。为解决吊机在静态环境下点到点的轨迹规划问题,应用基于粒子群算法的五段三次多项式插值轨迹规划算法对关节轨迹进行时间和能量优化求解得到最优路径。最后,对此模型进行了数值仿真。仿真结果表明关节轨迹平滑连续,保证了边界条件,验证了所提方法的有效性。     

基于最小作用原理的轨迹多维空间动态控制

根据最小作用量原理,探讨运动方法实现几何轨迹的内在原理,解决数控加工轨迹的几何精度和动态精度控制问题.根据最小作用量原理,计算传统的轨迹控制方法的作用量,表明插补方法就是严重违反自然法则.采用泛函分析方法分析路径与运动的映射关系,建立运动状态矢量空间,同时度量轨道几何函数及其导数,控制状态矢量误差,监控曲率或高价导数的变化,让速度和微小位移都沿着给定的方向.分析时间和空间的相对性,提出用参考时间控制工艺进程.提出根据几何函数转化的运动方程控制运动的轨迹实现方法.经过试验和仿真,证明该方法作用量最小,能实现几何与运动的综合控制,减少计算次数,提高轨迹精度,增加路径规划对环境的适应能力,是机床轨迹控制的好方法.     

基于遗传算法的6-DOF机器人最优时间轨迹规划

针对机器人在特定工作坏境下工作效率低的情况,提出一种以时间为最优的轨迹规划方法。采用七次B样条曲线完成机器人各关节位置-时间序列的插值,并将运动学约束转化为B样条曲线控制顶点的约束,以机器人关节轨迹运行时间最优为优化指标,采用遗传算法对轨迹曲线执行时间最短寻优,规划出满足运动学约束及力矩平滑的时间最优轨迹。实验结果表明,该规划算法能够明显减小加加速度的累积效应,提高机器人执行轨迹的最优时间。     

机器人连续轨迹控制中的Bezier曲线轨迹优化与控制

为使机器人轨迹便于分段处理，更好地用于实时控制，本文首次使用Bezier曲线进行机器人轨迹规划；建立了机器人Bezier轨迹时间最短优化模型，该优化模型包括关节角速度、加速度、加速度变化率及力矩4种约束；给出了优化计算方法。为说明本方法，还给出了PUMA560机器人前三铰Bezier轨迹优化算例，并提出时间最优控制模型。     

双机器人时间优化的避碰轨迹规划研究

介绍了一种双机器人时间优化的避碰轨迹规划方法。根据单机器人的已知路径,在具有最大加减速度条件下规划其时间优化轨迹。通过几何建模,利用Euclidean函数表示双机器人间的最短距离,实现了系统的碰撞检测。采用在初始位置延迟最小时间的方法,获得了双机器人时问优化的无碰撞轨迹。最后建立了基于Motoman-UP6的双机器人仿真模型,验证了理论分析的正确性。