连续小线段局部光顺插补算法

连续小线段是目前国内机床加工最常用的刀具路径形式,针对连续小线段路径的不连续性造成的机床速度、加速度剧烈波动,笔者提出了新的局部光顺算法。首先运用有理Bezier曲线对小线段连接处进行光顺插补和光顺转接,实现了过渡光顺的G3连续;然后运用生成的新的刀具路径,考虑弓高误差和近似误差的影响,建立误差分配模型;综合考虑2种误差影响的情况,根据机床法向加速度等约束进行速度插补。仿真验证表明误差分配模型能更好地保证综合误差不超过给定精度。模型具有有效性。     

基于MATLAB的汽车塑料内饰件打磨路径规划仿真

为提高汽车塑料内饰件的打磨效率，注塑厂引入工业机器人打磨工作站来替代人工作业。课题组根据汽车塑料内饰件的特性，将工业机器人的打磨路径分解成若干段直线路径和曲线路径，利用课题组设计的空间直线插补与空间曲线插补相结合的插补算法，通过MATLAB平台及Robotic Toolbox工具箱进行路径插补运算和仿真。结果表明：工作站打磨运动耗时约为79 s，与人工打磨耗时约120 s相比，打磨效率提升约34%。课题组设计的插补算法能够显著地提高打磨作业效率。     

基于连续小线段曲率连续全局光顺算法

小线段所描述的曲线轨迹在相邻线段的转角处,由于在切线方向会发生突变,曲率也不连续,从而导致了刀具加工中,在通过转角处时会发生速度波动和加速度突变。笔者提出一种基于三次B样条插值拟合的连续小线段路径全局光顺算法,对满足转角和弓高误差约束的连续小线段进行插值拟合,使拟合刀具路径达到G2连续,从而有效提高进给速度,改善加工质量,提高加工效率。最后通过仿真实验验证了本文中算法是有效的。     

基于三轴线性插补的的裁剪跟随方法

针对多层自动裁床片式裁刀的运动控制,提出了一种新型的裁刀跟随算法,通过普通运动控制器的三轴线性插补功能来实现任意二维曲线的插补跟随。先将曲线按照精度要求离散为直线段,然后将裁片轨迹划分为若干直线组成的节段,以刀片围绕刀尖点的旋转运动实现节段内直线间的转接。该算法重点考虑刀具形状参数的影响,过剪量可控。误差分析和实验表明,该算法有效可行。与已有的技术相比,具有插补跟随精度高,实现成本低的特点。     

曲线数控加工的一种新方法

根据生物遗传算法，提出了一种新的曲线数控加工插补算法，该方法以最大程度地减少程序段的数目为目标，采用直线，圆弧段混合逼近曲线的方法，大大减少了数控程序编制量，为生成高质量的数控加工程序提供了新方法。     

A Novel Design Method for SAW Bandpass Filter

提出了一种新的声表面波（ＳＡＷ）滤波器设计方法。先对设计目标函数采样减少变量数，用Ｚ变换零点分开并通过内插重构得到两组加权初值。假定其中一个固定而对另一加权系数利用标准的雷米兹交换算法进行优化。对Ｂｌａｃｋｍａｎ谱成形成滤波器的模拟设计表明，该方法计算精确方便，简明实用。     

基于IGA的机械臂时间最优轨迹规划

针对传统机械臂轨迹规划效率较低的问题，课题组提出了对传统遗传算法初始种群的选取及种群的变异策略改进的方法。该方法以三次B样条插值曲线作为轨迹规划的基础，以各关节运动角速度、角加速度、角加加速度作为运动约束，使用改进型遗传算法（improved genetic algorithm，IGA）进行时间优化，可以得到满足运动约束条件的时间最优运动轨迹。课题组以自主研发的QFB140机械臂作为研究对象，采用改进型D H参数进行标识，并导入MATLAB进行仿真。结果表明：IGA在时间优化上有了较大提升，进一步实现了时间最优轨迹规划，提高了工作的效率。     

试论空间任意曲线的一种插补算法

提出了点对理论廓线偏差的新的算法，探讨了全面评估构成插补轨迹的拆线段对理论廓线的偏差，给出了直线、球面综合偏差的几何意义，比较了新的算法与传统算法的加工误差，结果表明，新算法能够提高ＣＮＣ系统的加工精度．     

改进A的4阶贝塞尔曲线路径规划

自动引导车（AGV）路径规划时，传统的A算法存在应对障碍物时生成路径平滑度低、累计折角多、易碰撞等问题，课题组提出一种利用Bezier曲线与A算法相结合的路径优化算法。首先利用A算法在有障碍物的栅格地图上规划出最短路径，找出路径转弯处的特征点；然后利用4阶Bezier曲线在2个特征点生成一条满足安全避障距离、具有一定曲率、路径相对更短的Bezier曲线；最后结合A算法生成的直线和Bezier曲线得到一条新的无碰撞曲线。试验结果表明在2种不同的障碍物密度下，课题组提出的新算法比传统A算法路径长度平均减少5.5%、转弯角度平均减少654%、碰撞次数平均减少100%。新算法法使AGV路径规划可减少路径长度和转弯角度，提高了AGV的工作效率和安全性能。     

螺丝锁付装置取放料时间寻优轨迹规划

为提高螺丝锁付装置的锁付效率，课题组针对锁付过程中最频繁的取放料操作进行时间寻优轨迹规划。课题组以旋量理论建立运动学模型，基于运动合成的思想，采用多段六次多项式插值算法进行规划轨迹，并结合改进粒子群算法得到时间插值节点的优化解。仿真实验结果表明：采用改进粒子群算法，在迭代约40次时算法达到收敛，轨迹所需时间相对于优化前缩短了约30%；关节空间下各关节的位置、速度和加速度曲线连续平滑，无明显突变，末端笛卡尔空间下轨迹满足取放料轨迹的设计要求。该时间最优轨迹规划的方法有效提高了螺丝锁付装置的工作效率。 〖HT5”H〗关键词：螺丝锁付；轨迹规划；旋量理论；改进粒子群算法；六次多项式插值算法     

基于位姿调整的晶圆传输机器人轨迹规划

为了提高晶圆传输机器人的运行效率和运动平稳性，课题组基于末端执行器的位姿调整对晶圆传输机器人进行了轨迹规划研究。首先，介绍了晶圆传输实验平台的机构组成，在此基础上采用了动静法对晶圆受力进行分析，得出加速度与位姿角度之间的内在关系；其次，提出了一种基于位姿调整的S曲线加减速控制算法，并基于该算法实现了对末端执行器的轨迹规划；最后，采用MATLAB软件编程，实现了关键参数的求解和算法仿真，得到了加速度、速度、位移随时间变化的曲线图。应用结果表明此轨迹规划可以在保证高度运动平稳的情况下提高晶圆传输机器人的工作效率。     

基于5次非均匀B样条曲线的4自由度机器人轨迹规划

为降低工业机器人工作过程中的振动与冲击，减少磨损以延长使用寿命，课题组以某公司SCARA 4自由度机器人为研究对象，采用5次非均匀B样条曲线对其关节空间进行轨迹规划研究。利用弦长参数法和平均值法选取节点，将离散路径点作为型值点反解出B样条控制点；在端点处进行运动约束，通过指定的端点导矢，在MATLAB中进行仿真实验，并与5次多项式函数插值进行对比分析。分析结果显示：5次非均匀B样条插值出的机器人运行轨迹平稳连续，且各关节速度、加速度以及加加速度轨迹曲线亦光滑连续无突变。该插值方法可有效提高机器人工作的平稳性，非常适合于精确抓取和搬运领域。     

三维激光切割数控系统的示教及插补算法研究

系统介绍了针对两种加工对象——空间曲面和任意平面的激光切割程序的示教生成方法;讨论了基于映射法的空间圆弧插补算法和对旋转影响的补偿控制算法相结合而得出的五轴联动插补算法。实践证明基于这些算法的新型五轴联动激光切割加工控制系统可以保证空间激光切割加工有效进行。     

圆弧插补的半点最小偏差法

在数控轮廓加工中,圆弧插补被广泛的运用。针对圆弧插补算法的精度与效率问题,对比最小偏差用于圆弧插补时,存在着插补算法程序复杂且执行速度不高的缺点,提出使用半点最小偏差法来实现圆弧的插补,并讨论了四象限圆弧插补的统一编程问题,该算法简单,插补精度高,明显地提高了插补的效率。     

基于RTX的参数化插补算法的仿真研究

在数控机床高速加工过程中,常规采用的增量式递推算法采样插补技术由于后一步的计算都是建立在前一步结果的基础上,容易产生误差累积效应。为了解决这一问题,笔者提出了参数化插补算法,并建立了参数化插补轨迹模型,基于自动加减速控制原理,自主开发设计了Windows XP SP3 + RTX实时扩展数控系统软件平台,通过平台进行仿真实验。结果表明提出的参数化插补算法能有效解决累积误差的问题,同时能够很好地减小弓高误差。     

面向工业机器人的位姿同步加减速算法

为满足工业机器人在执行笛卡尔空间下的连续轨迹控制指令时,机器人末端执行器位置轨迹和姿态轨迹光滑连续且同步规划的要求,提出一种面向工业机器人的位姿同步加减速算法。从正弦波加速度曲线加减速控制方法出发,采用最佳平方逼近法,求出了具有光滑连续曲线的加速度-时间、速度-时间和位移-时间函数。在所求函数的基础上,按照完全同步控制策略,给出了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理过程,最终得到位姿同步加减速算法。实验结果表明:相较于非对称S曲线加减速控制方法、带约束S型曲线加减速控制方法和正弦波加速度曲线加减速控制方法,以及本文所提算法的规划运动时间分别缩短了5%、5%、3.2%,时间复杂度分别降低了48.9%、50.5%、16.4%,运动曲线平滑性更好,实现了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理。     

彩色图像滤波的新方法

提出了用于彩色图像噪声滤除的新矢量滤波器。这些滤波器对于脉冲噪声的滤波效果较好,其中准均值滤波器（１）的性能近似于矢量中值滤波器,其余滤波器在低脉冲噪声情况下的性能则优于矢量中值滤波器。与矢量中值滤波器相比,新滤波器具有算法简单、计算量小且易于硬件实现的特点。     

基于LazyPRM算法的工业机械臂动态避障和轨迹规划及协调作业研究

针对6自由度关节串联型工业机械臂在动态作业环境中的实时智能避障问题,首先提出了一种基于改进LazyPRM算法的实时路径规划方法。该方法在传统的LazyPRM算法的基础上,引入了节点代价来对最短路径进行代价评估,通过优先选择最小代价的最短路径来避开发生碰撞的路径;然后通过仿真实验对比了传统的路径规划方法与所提出方法的性能优劣,结果表明所提出的方法满足工业机械臂在动态环境中的实时避障规划要求,避障性能优于传统方法;接着利用五次多项式轨迹插补方法对工业机械臂进行关节空间的轨迹规划,仿真表明:采用五次多项式插补法可以得到平滑的关节角度、角速度及角加速度变化曲线;最后利用装配有五指灵巧手的工业机械臂进行单手和单臂、双手和双臂协调配合,进行抓、夹、插剪、推、锤等作业,仿真实验确认了本文所提方法的有效性。     

高速数控加工复杂曲线的刀具轨迹计算方法

通过对当前国内经济型数控机床加工技术的分析,总结出对于复杂曲线曲面的高速加工中刀具轨迹计算所应采取的方法。提出了对于NURBS曲线曲面刀位点的计算采用对控制多边形直接进行偏距求取刀位点的方法,并在MATLAB中验证了其可行性。     

基于管管相贯的五轴插补算法的研究

针对目前等离子数控切割机进行管管相贯坡口切割过程中,管端相贯数学模型有局限性、插补算法尚不完善等问题,文章通过对各类管管相贯进行分析,提出统一的坡口相贯线数学模型,在该模型的基础上,提出变步长相贯线的五轴插补算法,最后在切割运动方案的基础上,完成机床逆解的理论计算。仿真结果显示,该算法在保证切割效率的前提下,实现了加减速控制,保证加工稳定性,提高切割加工精度。