移动机器人全局路径规划的模拟退火-教与学优化算法

提出一种新的基于模拟退火-教与学优化(SA-TLBO)算法的移动机器人全局路径规划方法。进行环境地图建模,通过坐标变换在路径的起点与目标点之间建立新的环境地图;引入模拟退火思想对基本的教与学优化算法进行改进;利用改进的算法对路径目标函数进行优化得到一条全局最优路径。仿真实验结果表明,该方法具有极快的收敛速度和较高的搜索精度,以及较好的全局寻优能力,能有效解决机器人全局路径规划的优化问题。     

Memetic算法在机器人路径规划中的应用研究

针对机器人路径规划问题,采用memetic算法进行求解。算法采用全局搜索与局部搜索相结合的方式,即全局搜索策略融合了遗传算法的交叉与变异操作,局部搜索策略采用了爬山搜索。目标函数综合分析了路径规划中环境和机器人的实际约束条件,以期满足实际行走路径的最优方案。最后进行了机器人路径规划的仿真对比测试,证明了Memetic算法在机器人路径规划问题中具有更高的规划效率,得到的行走路径较优。     

基于多目标候鸟算法的车间布局研究

针对因车间布局不合理导致的设备之间物流混乱、效率低下等问题,通过优化数学模型及采用基于多目标的改进候鸟算法可有效地解决此问题.在经典候鸟算法的基础上,优化了编码解码过程,引入修复优化算子处理不可行解,同时改进了种群更新方式,增强了算法全局搜索以及局部搜索的能力,并将所有非支配解进行排序,以得到最优方案.试验结果表明,基...     

基于Dijkstra算法的AMR集群协同调度研究

在环境复杂的柔性制造系统中进行合理地AMR(autonomous mobile robot)调度具有重要意义。针对AMR调度中的路径规划与任务分配，以最小化AMR完成任务时间为目标函数建立数学模型，并通过拓扑法进行地图建模；采用贪婪算法对间隔时间服从定长分布的订单进行任务分配，通过对AMR工作状态分类以减少算法运算量；基于Dijkstra算法进行全局路径规划，搜索AMR的全局最短路径，并通过AMR的激光雷达进行局部避障路径规划；最后，通过在openTCS平台进行调度仿真实验验证其有效性。     

车辆路径问题的捕食搜索算法研究

针对车辆路径问题存在的NP难题，设计了一种模仿动物捕食策略的捕食搜索算法进行求解。该算法利用搜索空间限制的大小，定义算法的局域搜索和全局搜索，并通过调节搜索空间的限制，以实现局域搜索和全局搜索之间的转换，它具有较好的局部集中搜索和跳出局部最优的能力。通过测试实例的计算，并与已有相关算法进行比较，结果表明该算法简洁而行之有效，是求解车辆路径问题的一个较好方法。     

基于三维时空状态图-并行排序蚁群算法的多机器人路径协同规划

为了得到多机器人系统在无碰撞前提下的较优路径,设计了分层协同规划系统.该系统包括3个子模块,分别为全局最优路径规划模块、碰撞检测模块和避撞模块.在全局路径规划方面,在蚁群算法中加入了多子群并行搜索策略和基于信息素的子群经验交流策略,提出了基于并行排序蚁群算法的路径规划方法.在碰撞检测方面,提出了三维时空状态图的概念,基于机器人路径栅格在三维时空状态图的分布给出了碰撞检测结果.在避撞方面,建立了避撞的博弈论模型,基于博弈论得到了集体代价最小的避撞策略.在30 m×30 m的复杂栅格环境中验证,并行排序蚁群算法规划路径的目标函数平均值比传统蚁群算法减小了5.25％,比改进蚁群算法减小了3.66％,验证了并行排序蚁群算法在全局路径规划中的优越性.在20 m×20 m栅格环境中利用4个机器人进行避撞策略检测,从结果可以看出,基于博弈论的避撞策略可以有效避免机器人间的碰撞,实现机器人的安全行驶.     

AGV复合自主路径规划方法研究

针对AGV在动态环境下实时自主路径规划效率低的问题,提出了一种A*算法与D*算法复合自主路径规划的方法。首先通过A*算法生成AGV当前位置到目标位置的全局最优路径;其次,当AGV在全局路径行驶遇到障碍物时,根据障碍物和全局路径的相对位置关系,确定AGV绕开障碍物的局部搜索范围;最后,结合局部路径搜索范围和D*算法,将生成的局部避障路径拼接至已有全局路径,完成了路径拼接,以实现动态障碍场景下AGV到达目标位置时的全局路径更新。试验测试结果表明：所设计的复合路径规划方法能在AGV遇到障碍时实时规划避让路径,实现AGV在复杂动态环境下的自主行驶能力。     

月面探测器路径规划优化算法研究

针对复杂环境下的月面探测器路径搜索困难的问题,建立多约束的栅格地图模型,研究了一种改进的蚁群算法用于全局路径规划方法.在蚁群算法中加入了参数自适应调整和双向搜索并行策略以提高蚂蚁搜索路径的成功性,并对路径进行了拐角处理,使规划的全局路径更加平滑、安全,使探测器有效地在大规模地图里避开障碍物.仿真试验结果表明,该方法结合全局规划的特点,使探测器可以沿着一条尽可能短而平滑的最优路径快速、安全地到达目标点.     

基于改进蚁群算法的机器人末端路径排序优化

建立了针对机器人加工时的末端运动路径排序优化问题的数学模型,将该模型转化为广义旅行商问题并用蚁群算法求解。同时对经典的蚁群算法进行了改进,即采用多阶段搜索策略、邻域搜索策略及多蚁种搜索策略,使改进后的蚁群算法能为机器人求取一条更优的末端运动路径。计算机仿真与机器人加工实验结果表明,改进蚁群算法所得的末端运动路径比基本蚁群算法所得结果缩短了3%以上。     

基于改进Voronoi图的移动机器人在线路径规划

针对移动机器人在部分环境信息已知下的路径规划问题,运用Voronoi图理论及动态路径最优算法(D*算法)理论,研究了一种基于传感器信息的移动机器人在线路径规划的方法.该方法利用现有的已知环境信息离线生成路图,并根据起点与终点的位置规划出一条无碰撞的全局最优路径,然后移动机器人沿着最优路径前进,安装在机器人上的传感器不断地探测环境新信息以在线完成路图的重构及路径的重规划,实时搜索一条全局最优路径.最后,通过在自制的小车平台上的实验证明方法的可行性.     

Grind-free tool path generation for five-axis surface machining

This paper discusses automatic tool path generation for five-axis filleted end mill finish-surface machining. A new method of automatic five-axis tool path generation is introduced called Grind-Free (GF) tool path generation. GF surfaces result from tool paths that avoid gouging and have scallops that are within the surface profile or waviness tolerances. New algorithms are presented for determining tool forward step and tool path step-over that produce a GF surface. Gouge-free tool paths can be generated directly from CAD data based solely on local and global machining constraints. The proposed methodology for GF tool path generation has been implemented in the C language using the CODE/Robline system. Surfaces were machined on a Boston Digital 505 five-axis milling machine to confirm this method.     

Analysis of drift in iso-scallop planning—machining by regions

Computer-aided manufacturing (CAM) occupies an increasingly significant role in engineering with all it has to offer in terms of new possibilities and improving designer/manufacturer productivity. Our present work is devoted to the integration of a module for automatic generation of cutter paths into a CAM program to machine freeform surfaces by end milling. The study addresses the more global issue relating to the adoption of tool path planning with constant scallop height. For present purposes, the cutter geometry is taken as given and does not enter into the study’s parameter choices. The main problem posed by planning for iso-scallop tool paths lies in the management of drift in trajectories, which leads to the path looping due to the fact that global programming over the surface remains unattainable. The proposed solution is to define surface subdivision criteria (machining by regions) enabling iso-scallop planning to be implemented in each region. We conducted our study on a three-axis numerical control machine tool.     

Direct tool path regeneration for physical object modification from digitized points in reverse engineering

To reuse the tool paths in tool path regeneration for physical object modification in reverse engineering, this paper presented a novel CL tool path regeneration algorithm based on the CL tool path generated from the measured data points. When a physical part captured is modified, the new tool paths for the modified part can be regenerated efficiently by only calculating the affected CL tool paths on the modified region. With this strategy, if a measured physical part has been modified and the CL tool paths were generated directly from its corresponding digitized points, the affected CL tool paths are identified first; then, new CL tool paths are regenerated and used to replace the affected CL tool paths for a given machining accuracy δ. The tool paths not affected are maintained in the new NC-codes. For the method, only the tool paths for the modified regions need to be regenerated; thus, the tool path, which combines the original and modified tool paths, can be regenerated efficiently.     

A review of cutting path algorithms for laser cutters

This paper presents a review of the literature on generating cutting paths for laser cutting machines. Firstly, the cutting path problem is defined including all relevant technical side constraints which exist plentifully in laser cutting. Secondly, a former classification method is updated to include all types of cutting path problems. Thirdly, a comprehensive review of solution methods and related applications is presented. Throughout the literature review, trends in research in cutting path generation and interesting areas for future research are identified.     

基于MODM模型的自由曲面NC加工刀位计算

指出现有的基于曲线逼近分析的刀位计算精度控制原理存在的不足，提出基于曲面离散基本单元（MODM）模型的NC刀位计算原理，给出了利用MODM模型生成等参数线刀轨、截面线刀轨以及特殊形式刀轨的方法；对有关方法分别进行了程序实现并给出计算实例。程序实现的结果表明，基于MODM的刀轨生成方法在计算效率，精度控制可靠性，刀轨生成能力等方面有独特的优点。     

基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法

针对由直线和圆弧组成的封闭轮廓生成环切加工刀具路径的问题,提出了一种基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法。该方法分别从封闭轮廓的凸点和干涉凹点出发,结合边干涉检测程序和圆弧边分段处理方法对包含直线和圆弧的轮廓分别进行局部和全局无效区域检测,删除轮廓的无效区域后进行等距偏移,生成无干涉环切加工路径。利用自主开发的CAD/CAM软件实现了该方法,仿真实验结果表明,该方法能够准确、有效地生成无干涉区域的刀具加工路径,同时适用于带有孤岛的封闭轮廓偏移。     

非完整移动机器人的路径光滑化研究

针对非完整移动机器人的路径光滑问题进行了研究.在传统的路径规划研究中,仅仅考虑某一或某些性能指标,如路径最短、运行时间最少等等,这样规划出的路径存在曲率不连续现象,不能直接用于移动机器人的路径跟踪.文中利用立方螺线作为过渡曲线,对原有路径进行修正,且修正过程中考虑机器人的最小转弯半径约束以及移动机器人的非完整约束,建立的过渡曲线不仅能够保证过渡点处的曲率连续,而且能较好地逼近原有路径.文章最后针对不同初始情况进行了计算,仿真结果表明了该方法的有效性.     

DSP数据通路基于累加器测试的结构可测性设计

在综述VLSI结构可测性设计方法的基础上,提出了DSP数据通路基于累加器测试的结构可测性设计方案:利用选择器或三态门实现电路测试、工作模式的切换;在测试模式时,电路中的寄存器复用为扫描链以完成测试矢量的传送从而提高电路的可测试性能.基于本方案的FFT处理器、IIR滤波器、DF-FPDLMS自适应滤波器的数据通路的可测性设计,若忽略数据线延迟,其关键路径仅比原来的分别增加了1、2、0倍的选择器或三态门门延迟.实验表明,若字宽、阶数均为8,它们所需额外硬件开销分别为原来的5.416%、4.969%、4.783%,关键路径分别增加了1.839%、2.382%、0.036%.结果表明,该方案通用性好,扩展性强,额外硬件开销小,几乎不会影响原电路的性能.     

基于遗传算法和结构误差的平面四杆机构轨迹优化综合

提出了基于结构误差进行平面四杆机构轨迹优化综合的方法。基于结构误差建立了一个统一的优化综合模型 ,使连杆轨迹曲线上的点与原动件的运动可以相关也可以不相关 ,采用改进的遗传算法进行优化计算 ,保证了获得全局最优解。该优化综合模型应用与机构分析相同的解析函数方法来完成机构的轨迹综合 ,因此计算便利。给出了三个综合实例 :与原动件运动不相关的直线轨迹和直角轨迹、与原动件运动相关的 8字形轨迹 ,结果表明了本方法的有效性     

复杂曲面五坐标数控加工刀具轨迹的规划算法

提出了复杂曲面五坐标数控加工刀具轨迹的规划算法。该算法在保证刀具不与被加工曲面发生干涉的基础上 ,使得刀具扫描面与被加工曲面在刀触点处切平面上每个方向的曲率相匹配 ,由此规划的等残留高度刀具轨迹能改善曲面加工精度和加工效率