一、一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法（论文文献综述）
赵亮亮[1]（2021）在《基于环境动态信息的冗余机械臂避障运动规划》文中研究说明近年来,冗余机械臂越来越多地应用于多臂协同、人机共融以及空间在轨作业等非结构工作环境中。多机械臂协同作业以及人机协同作业能显着提升生产效率及产品质量,并能够提高工业生产线的灵活性。此外,冗余机械臂可克服复杂及危险环境所带来的干扰和阻碍,完成人类难以胜任的任务。复杂工作环境所存在的随机性和不可预测性等因素会导致机械臂与环境之间发生碰撞,进而导致关节速度突变及硬件损坏。同时,在与障碍物交互过程中,如果不对环境进行合理建模,机械臂的运动性能,安全工作空间区域及可操作度将会显着降低。此外,机械臂逆运动学及其末端运动规划的求解时间需满足控制系统实时性要求。因此,在非结构环境中进行安全且高效的运动规划需解决障碍物建模,避障逆运动学求解以及末端执行器可行且受约束运动规划等问题。这些问题由于受机械臂及障碍物的几何构型,运动学模型及运动状态等方面影响,紧密相关。鉴于此,本文基于工作环境的动态信息对冗余机械臂逆运动学及其末端运动规划两个方面进行了深入研究,提出了7自由度冗余机械臂避障逆运动学求解算法,超冗余机械臂避障逆运动学求解算法以及机械臂末端避障运动规划算法。同时,在此基础上建立了不同应用场景的仿真及物理平台,并以Baxter双臂机器人系统以及哈工大超冗余机器人系统作为实验平台进行了算法验证实验。本文从机械臂的任务空间约束,关节限位约束以及无碰撞约束三个主要方面进行研究,设计了基于牛顿拉普森迭代法和一阶优化法的7自由度机械臂逆运动学算法,并通过对关节角度矢量进行合理调整来处理雅可比矩阵奇异问题。该算法可根据机械臂指定末端任务和障碍物几何及运动信息反馈计算避障逆解,进而避免其在运行过程中发生碰撞。此外,根据Lipschitz连续条件和β-光滑条件给出了算法中碰撞约束因子详尽的收敛性证明,并基于Lyapunov方程对该算法进行了严格的稳定性分析。最后,基于机器人操作系统和Gazebo机器人模拟器建立了机械臂仿真系统,并通过仿真及对比分析验证了该算法的可行性和有效性。为简化逆运动学求解过程,提高算法计算效率,本文通过引入启发式几何迭代法,并基于对超冗余机械臂关节位置矢量进行正向和逆向迭代搜索来解决其任务约束问题,同时基于机械臂关节和连杆间封闭式Minkowski和以及速度矢量转换设计了连杆速度矢量避障调整策略。该算法可避免复杂矩阵计算,有效地减少计算时间,同时基于关节位置矢量的求解过程有效地避免了雅可比矩阵奇异问题。此外,通过利用该算法计算效率高等特点,本文给出了可应用于软体机械臂的避障逆运动学求解方案。最后,建立了超冗余机械臂仿真系统并进行了仿真,以验证所提算法的高效性和通用性,同时还给出了该算法与其他不同逆运动学求解算法详尽的对比分析。针对机械臂末端避障运动规划以及精细操作等应用需求,本文对球面与椭球面间封闭式Minkowski和进行了扩展,引入更加复杂的超二次曲面模型,并提出了一种基于线性运动方程的末端执行器广义避障运动规划算法;同时,给出了椭球面与超二次曲面间碰撞检测方法,并基于蒙特卡洛法设计了复杂曲面外切线的求解方案;基于典型工作环境对所提算法进行了扩展,其中主要设置了包括具有多静态障碍物及动态障碍物的两种工作环境;该算法可应用于机械臂末端实时避障路径规划,同时能够处理工作环境的几何及运动信息不确定问题;此外,该算法还考虑了末端执行器和障碍物的平移及旋转速度对安全运行空间的影响;基于平面及三维工作空间进行了仿真,并给出了所提算法与其他避障路径规划算法的对比结果,证明了该算法在解决障碍物干扰方面问题的优势。为验证所提出的7自由度冗余和超冗余机械臂的逆运动学求解算法以及末端执行器运动规划算法的有效性,本文基于Baxter双臂机器人系统以及哈工大超冗余机器人系统,设计了7自由度冗余机械臂避障逆运动学求解实验,超冗余机械臂避障逆运动学求解实验以及机械臂末端避障运动规划实验等三组共七个实验项目,对所提算法的有效性及实用性进行了有针对性地验证。
聂铨[2]（2021）在《微波管仿真环境下实时碰撞检测技术的研究及应用》文中提出碰撞检测在CAD/CAM、运动规划和虚拟制造等领域具有广泛的应用,能精确检测到物体之间的碰撞和干涉现象并返回碰撞信息。随着计算机的性能、数值建模和模拟仿真技术的不断发展,计算机辅助设计技术已被广泛应用到微波管的设计和制造过程中,能够显着提高制管效率、降低返工风险和优化仿真的性能。在微波管仿真环境中,研究模型之间的碰撞检测问题对改进微波管的建模设计和装配细节具有重要的指导作用,能够确保微波管组件设计和装配过程的合理性、可行性和成品率。本论文对碰撞检测和微波管特征建模技术进行了深入研究,在微软基础类库的基础上,集成开发了一款三维微波管可视化建模软件平台,并基于此平台设计了一种高效的混合层次包围体算法实现微波管组件之间的碰撞检测。具体的工作内容和创新点如下:（1）本文首先综述和分析了碰撞检测算法的研究发展现状,总结了当前研究存在的问题与挑战,提出了本论文研究的思路和方向。（2）通过对碰撞检测算法的研究和分析,针对单一种类包围体算法的实时性和精确度的性能不足问题,本文设计了一种混合AABB-OBB的层次包围体树算法;此外,采用GJK算法计算模型的分离距离和穿透距离。最后,在不同的场景下对算法进行测试,验证算法的性能和稳定性。（3）微波管的仿真过程往往需要不断根据仿真结果调整模型尺寸、位置等参数以进行迭代仿真。基于ACIS几何建模引擎、HOOPS图形套件和VC++软件开发技术,本文集成开发了微波管可视化建模软件,此软件包括响应用户操作的图形用户界面,进行几何特征造型与操作的特征建模系统,以及支持xml和sat文件格式的读写功能的特征文件读写模块。（4）在本文所实现的微波管参数建模软件的基础上,应用混合碰撞检测算法自主开发实现了碰撞检测求解器模块。模块功能主要包括静态干涉检查、模型最近距离计算、基本干涉检查和间隙分析,证明了算法的实用性。（5）最后,对行波管的各个组件进行干涉检查以验证算法的适用性和可靠性。在基本干涉检查实例中,检测了电子枪模型的零部件之间的面干涉情况;在对行波管的各个组件模型执行间隙分析的实例中,检测了零部件之间的间隙距离和干涉现象,可视化分析和评审了微波管零部件之间的四种类型的干涉结果。
苏鼎丁[3]（2020）在《BIM模型相似度计算方法及其应用研究》文中研究说明近年来,随着信息化在建筑行业的深入应用,BIM技术在建筑行业的应用越来越广泛,BIM模型的数量也越来越多,人们对于快速获取相似模型的需求日益迫切。不管是提供模型下载的BIM领域线上网站或平台还是从业者自有模型库,人们获取最符合业务需求的模型只能通过人工查找的方法,通过模型的命名、建立时间等信息进行初步筛选,再逐个打开进行人工识读,这种方法需要花费大量的时间和人力。BIM模型作为重要的信息载体,可以囊括建筑物从规划设计到施工运维的全生命周期全部数据信息,并且这些信息可以被提取出来并加以利用,为BIM模型相似度计算提供了基础。本文将建筑信息模型、图论和互联网三维展示技术相结合,从模型的结构出发,研究出了一种基于构件及构件间连接关系的BIM模型相似度计算方法并对其应用方法进行了展示,取得了如下研究成果:（1）将BIM模型构造为图模型。BIM模型中所包含的信息繁多,直接进行相似度计算较为困难,所以将其构造为图模型,用计算图模型相似度的方法来计算BIM模型的相似度。通过对工业基础类标准（Industry Foundation Class,IFC）信息描述和关联机制的分析,将构件的语义信息和几何信息进行提取,然后以此作为数据源,为各个构件建立OBB包围盒/OBB包围盒层次树,利用改进的碰撞检测算法获取相连构件,再将构件作为图模型的顶点、构件间连接关系作为图模型的边,即可将BIM模型构造为图模型。（2）一种启发式图相似度计算方法。为了考虑到邻接图中的标签对相似度的影响,本论文中选用了图编辑距离算法来计算图相似度,但这是一个NP-hard问题,对计算机的要求较高。为了降低计算过程中的时间复杂度和空间复杂度,选取了一种启发式搜索算法——集束堆栈搜索算法建立映射,用深度优先遍历确定了顶点序列,并规定了集束宽度B,通过对节点总编辑代价的估算,剪除总编辑代价较大的节点,将每层的映射节点限制在B个以内,大大降低了时间复杂度和空间复杂度。（3）以HTML5/WebGL三维展示技术研究为基础,对BIM模型相似度计算方法的应用进行了研究,建立了一种“一键式”获取相似模型的系统。该系统不仅可以快速获取相似模型,还可以对模型进行快速查看。系统的实现结果表明,基于构件的BIM模型相似度计算方法对于满足从业者获取相似模型的需求有一定的参考和应用价值。
曲慧雁[4]（2020）在《复杂虚拟环境下的快速碰撞检测技术研究》文中提出虚拟现实中碰撞检测问题已经成为计算几何、计算机动画、仿真机器人、CAD/CAM、3D游戏开发、物理仿真等领域中的一个热点问题,而日趋复杂的虚拟环境的真实感和实时性对碰撞检测提出了更高的要求。针对以上实时性的需求本文做了以下研究:1、提出一种高质量的BVH结构的几何划分方法。实现高效完全并行化的加速结构的构造过程,在x86 CPU架构下实现8位的单位向量计算及向量扩展计算,采用分组图元方法,实现线性时间复杂性完成的聚类算法。2、提出了一个高性能层次包围盒的划分方法。快速并行实现以最长包围盒平面投影顺序分配图元过程,对图元提出了快速并行分段折半排序算法,使用位置跟踪的遍历方法加速光线跟踪及提高帧速率,给出了与三种经典算法SAH-BVH等的比较过程。内存占用及平均相交测试过程,并与SAH-BVH算法做了比较。3、提出一种基于交叉与排斥算子的SIMD并行碰撞检测算法提出了一种基于交叉排斥算子的并行碰撞检测算法CROCDA。引入了交叉与排斥算子,将搜索空间限定在非均匀的局部极小区域,减少了蚁群的搜索时间。在多蚁群求解过程中,采用并行任务的细粒度分解,将子任务使用负载均衡策略分配到多核处理器的各个处理核心上并行执行,主要优点从以下几个方面表述:（1）利用SIMD-Dop包围盒的结构优点,构造任务树,子任务在多线程下执行,使程序的并行化处理更加高效;（2）引入交叉排斥算子的概念。采用堆栈技术,标记遍历节点,减少了相交检测次数,提高了碰撞检测的速度,实时虚拟场景变换的实时性;（3）程序在计算机集群中并行处理,子任务并行执行,缩短碰撞检测时间;（4）采用交叉排斥算子优化蚁群,使算法不易陷入局部极值,并在SIMD下快速执行。4、提出一个重组流水线使用GPU提高光线跟踪性能的碰撞检测方法。在详细检测阶段采用光线跟踪算法来有效地处理不同性质的对象,通过详细检测阶段的分段划分,将整个流水线保持密集输入,提高GPU的使用效率。实验结果表明,所提出的方法平均加速了1.27倍。5、提出了一种利用空间和时间相关性迭代光线跟踪的碰撞检测算法。本章提出的迭代光线跟踪算法可以加速任何现有的光线跟踪算法,从最后一个受影响的三角形开始迭代直到找到当前的三角形,而不是每一步都重新计算光线,并引入了预测光线以避免不必要的穿透。提出了一种利用光线跟踪技术完成布料和布料之间碰撞检测方法。是一种基于对象空间的算法,在CUDA和NVIDIA OptiX光线跟踪引擎中实现。从移动的布料顶点投射几条光线,发现与场景中其他对象的位置关系,利用GPU高性能并行计算性能,加速碰撞检测求解过程。6、提出了一种在GPU上实现变形模型光线跟踪及碰撞检测与响应的新算法。对于运动模型,沿着变形模型的每个顶点的运动方向投射光线,通过光线跟踪判断是否存在碰撞,如果发现碰撞,则找到碰撞点;如果没有发现碰撞,则使用法向量投射另一条光线,采用反演处理方法修正离散模拟带来的误差。与基于图像空间的碰撞检测相比,具有很高的效率,可以应用于变形模型的动态仿真。
韩小康[5]（2020）在《工业机器人路径规划算法研究及仿真》文中指出机器人路径规划问题一直是机器人研究领域的热点和难点。工业机器人路径规划的目的是在有障碍的复杂环境中,找到一条可以使机器人从初始位置运动到目标位置的无碰撞路径。面临着智能化时代的来临,研究工业机器人的路径规划问题对推进智能机器人发展具有积极意义。针对六轴工业机器人的路径规划问题,本文对快速扩展随机树（Rapid-exploration Random Tree,RRT）算法进行改进,提出两种改进方法。对规划算法得到路径进行平滑处理和速度规划,以保证机器人运动过程平稳,减少对电机的冲击伤害。（1）使用D-H参数法对六轴工业机器人进行建模,推导其正运动学方程和逆运动学方程。使用Matlab Robotics工具箱对机器人进行了建模和分析,验证了所推导的正、逆运动学方程的正确性。分析了机器人的奇异性和工作空间。（2）基于分段重规划的策略提出了一种寻找更优路径的算法SR-RRT（Segmentation Re-planning Rapidly-Exploring Random Tree）,该算法通过多次规划取优的方式使路径收敛至更优。通过路径评价函数来舍弃劣质路径并记忆劣质节点,引导算法搜索出更优的全局路径。使用分治的策略,在重规划阶段将路径分为两段,分别进行局部规划后进行路径合并。使用Matlab以及Open RAVE（Open Robotics Automation Virtual Environment）进行仿真实验,结果表明相比于其他RRT*系列算法,SR-RRT可以在更短的时间内获得更优路径。（3）针对RRT系列算法所得到路径节点数量较多的问题,本文基于RRT-Connect算法提出了改进的双向RRT算法,BI-RRT（Bidirectional Rapidly-Exploring Random Tree）。通过引入“基节点”,改造随机树的组织方式,能够有效降低路径中的节点数量。这样能使算法在路径修剪过程中更省时,并且得到的路径更有利于机器人的运动控制。使用Matlab以及Open RAVE进行仿真实验,结果表明BI-RRT更适合解决工业机器人的路径规划问题。（4）针对RRT系列算法规划的路径无法直接用于机器人运动控制的问题,本文使用改进的三次B样条曲线拟合算法在机器人关节空间对路径进行平滑处理,并对得到的三次B样条曲线进行关节空间速度规划。提出了基于均匀时间间隔、粒子群优化算法和非均匀时间间隔的时间规划方法,其中基于非均匀时间间隔的时间规划方法在保证速度规划所得到轨迹满足运动学约束条件的前提下,计算简单,并且规划得到的轨迹时长较短。
姜冲[6]（2020）在《基于采样的自由漂浮空间机器人目标抓捕运动规划研究》文中提出空间机器人将是未来空间技术的一个重要发展方向,以空间机器人开展的在轨服务任务相比宇航员出舱操作能够显着地降低成本和风险,完成更加复杂的在轨操作。而自由漂浮空间机器人是工作在基座无控模式下的空间机器人,仅通过控制关节转动完成各种操作。本文研究了基于采样的算法在自由漂浮空间机器人目标抓捕运动规划问题中的应用。介绍一种针对自由漂浮空间机器人的运动学建模方法,并分析系统耦合性、非完整性和非线性给规划问题带来的挑战。在此基础上,完成以UR10为机械臂构型的六自由度自由漂浮空间机器人运动学模型的建立和仿真实验,为后文的运动规划做下铺垫。改进原始的RRT算法（快速扩展随机树,Rapidly-Exploring Random Tree）,处理简化的目标抓捕运动规划问题。简化的规划问题以关节转速为控制输入,考虑了关节角限位约束、转速上限约束和基座扰动约束,需要实现机械臂末端位姿状态的转移。本文对RRT主要的改进是加入了任务空间的目标偏向和转置雅可比矩阵的外推环节,仿真验证了基于采样算法的可用性。改进一种更为先进的采样运动规划算法——稳定稀疏RRT（Stable SparseRRT,SST）,处理更一般情况下的自由漂浮空间机器人抓捕运动规划问题。SST算法在RRT-Extend的基础上增加了局部最优的概念和剪枝操作,提供了一些更可靠的性质。这里的抓捕运动规划问题以关节角加速度为控制输入的,在前文的基础上又考虑了关节角加速度约束、碰撞规避以及终端机械臂末端速度、角速度约束。本文在SST的框架内使用了以目标偏向和任务空间度量引导来改善扩张效率的办法,并引入任务空间采样的滚动规划来加快算法寻找到可行解,实现了自由漂浮空间机器人高维、多约束的目标抓捕运动规划。
成居宝[7]（2020）在《基于五轴数控加工碰撞检测算法研究》文中提出随着互联网与智能制造的深度结合,计算机虚拟现实技术得以快速发展,碰撞检测技术作为虚拟现实技术中的重要环节,对智能制造生成效率和质量提高有着重要作用。五轴数控加工作为智能制造产品的重要加工手段,广泛应用于航空航天、汽车、船舶零部件生产领域中,在加工过程中由于增加两个旋转轴,提高灵活性的同时使得加工过程更加复杂难以预测从而引起数控系统干涉碰撞,影响零件加工效率和质量。目前国内外学者对碰撞检测进行大量研究,大多针对加工中的局部干涉（零件和刀具）,忽略了全局干涉（刀具与机床环境设备）。因此为避免严重事故发生,对五轴加工过程中全局干涉碰撞算法研究有着十分重要的意义。本文以DMU60tBC型五轴数控机床为研究对象,根据机床拓扑结构利用UG软件进行机床几何建模,基于MFC和OpenGL设计碰撞检测界面进行碰撞检测,以显示碰撞检测算法结果,本文研究内容如下:（1）根据DMU60tBC型五轴数控机床拓扑结构进行几何模型建模,并建立模型的提取及显示方式,并根据拓扑结构确定机床部件位姿的运动关系。对常用的和特殊的碰撞检测算法分别进行了总结性介绍,总结各自的性能及适用场合,针对五轴机床工作的特定环境选择AABB和OBB混合包围盒。（2）提出了基于倾斜度的包围盒分类选择。传统的包围盒选择只是选择一种或者两种的包围盒,不能针对机床部件的特性针对性的构建包围盒,采用本文的选择方法可以根据加工过程中的运动变化实时的来选择构建包围盒,并通过紧密率来判断构建包围盒是否满足要求。通过实例表明:采用本方法可以在满足紧密性的同时构建出最适合机床模型的包围盒。针对精确的相交检测,传统的采用分离轴定理,具有盲目性且检测效率低下。本文根据通过选取包围盒的最近平面,通过包围盒与最近平面的位置关系来判断两模型是否相交,以提高检测效率,通过实例表明:相比于无包围盒碰撞检测本算法效率提升160%,与均采用OBB包围盒层次树来进行碰撞检测本算法检测效率提升40%,验证了算法的可行性。（3）在VS2017编译环境下,利用MFC应用程序框架与OpenGL相结合,开发简易的碰撞检测应用程序。能够实现模型加载,进行无包围盒、均采用OBB包围盒树与本算法三种算法的结果显示。
王鹤官[8]（2020）在《汽车门板内外饰件的双机械臂协调焊接研究》文中研究指明在汽车门板内外饰件焊接生产线上,面对不同型号汽车门板以及数量繁多、种类多样的焊点,需要使焊接生产更加柔性化和智能化。使用双臂协同焊接来替代单臂焊接可提高工作效率,同时也对生产安全提出了严格的要求:确保双臂焊接为无碰撞过程。焊接前的准备工作涉及焊点分配和焊点序列规划两个主要问题,关系到生产焊接效率。因此,本文针对汽车门板内外饰件的双机械臂协调焊接,研究双臂协同焊接、焊点分配与焊点序列规划,主要研究内容如下:首先,研究了焊接机械臂运动学与建模。双臂协同运动问题,涉及机械臂运动学。本文以IRB1600型号机械臂为研究对象,基于D-H表示法和迭代数值解法分别为其建立正、逆运动学方程,并建立运动学模型。基于机器人仿真平台V-REP进行仿真实验,验证机械臂模型的有效性,对正、逆运动学方程进行了验证。其次,研究了双臂碰撞检测及避障运动规划。本文基于OBB（Oriented Bounding Box）包围体技术建立机械臂碰撞检测模型,介绍了以OBB-Tree重叠检测为原理的碰撞检测算法,并以此作为避障运动规划的碰撞检验依据。通过设置目标偏置概率、加入最小步长控制和引入双向扩展树机制,对RRT（Rapidly-exploring Random Tree）算法进行了改进,并应用于机械臂避障路径规划。基于三次B样条曲线算法对避障路径进行轨迹平滑,以满足机械臂平稳运动需求。为解决双臂协调运动过程的碰撞问题,本文利用主从思想进行解耦规划,防止双臂在重叠工作空间中出现碰撞。以上方法与措施均在V-REP平台下进行仿真实验。最后,研究了面向汽车门板焊接的焊点分配与焊点序列规划。本文分析了实际焊接生产工艺需求,把实际问题抽象为数学问题后进行求解。将焊点分配问题抽象为带约束的凸函数优化问题,采用凸优化方法对汽车门板的焊点分配进行求解。将焊点序列规划问题抽象为带约束的TSP（Travelling Salesman Problem）问题,采用改进式遗传算法进行求解。本文在V-REP和Matlab双平台下搭建双臂焊接系统仿真平台,并利用双臂协同运动、焊点分配与焊点序列规划结果进行双臂焊接实验,实验结果表明,该焊接系统能够有效、安全的完成焊接工作。
吴圣和[9]（2020）在《基于浮动平台的机器人运动规划及恒力磨削方法研究》文中指出目前,大多数企业都采用手工磨削的方式加工小型五金件,为了提高磨削加工自动化水平和产品的一致性,机器人磨削加工技术逐渐引入到制造生产中。然而,现有的机器人磨削加工系统存在机器人刚度不足、位置控制精度低、且磨削加工中存在加工工件原始误差、夹具定位误差等因素,造成较差的表面加工质量。此外,机器人磨削辅助行程运动路径主要以人工示教为主,人工示教费事费力,示教路径效率低下,且难以应对加工环境的变化。针对机器人磨削系统存在的这些问题,本文一方面针对曲面工件开展恒力控制磨削方法研究;另一方面针对机器人磨削辅助行程进行运动规划方法研究。以提高机器人磨削系统加工精度和整体加工效率,从而推动机器人磨削应用的发展。本文针对目前机器人磨削系统的特点进行分析,将机器人力控制和位置控制两部分分离,研制了一种基于浮动平台的机器人磨削系统,以提高机器人磨削系统的控制精度。建立了六自由度串联机器人的经典运动学模型,并对运动学正逆解进行了求解分析。为了提高求解效率和精度,并避免机器人磨削轨迹中存在的奇异点,建立了机器人IKFast运动学模型,分析了IKFast运动学正逆解求解算法,对机器人磨削轨迹中的奇异位置进行了逆解仿真验证,求解出机器人奇异位置正确的逆解,提高了机器人磨削轨迹设计的稳定性。针对机器人磨削系统加工效率的不足,对机器人磨削辅助行程运动规划方法进行了研究。阐述了基于采样的运动规划算法基本原理,为了提高规划算法效率,本文将对采样和碰撞检测两部分进行重点研究。基于AABB（axis-aligned bounding box）和OBB（oriented bounding box）两种包围盒建立了机器人碰撞检测模型,通过碰撞检测库FCL进行了仿真验证。为了提高RRT（Rapidly-exploring random tree）算法的搜索效率,通过限制障碍物附近节点的采样邻域,并针对节点扩展成功次数自适应调整其邻域大小,来减少不必要的碰撞检测次数,提出一种改进的RRT算法,并采用后处理算法修剪路径长度和平滑路径,通过二维环境仿真验证了上述算法的有效性。为了提高机器人磨削系统的控制效果,提高工件表面的加工精度,对恒力控制磨削方法展开了研究。对单个磨粒的加工原理进行了分析,建立了机器人末端工件和研磨盘受力数学模型,针对工业上应用广泛的PID控制参数固定适应能力差问题,设计了一种模糊逻辑自调整PID参数的控制方法,能对不同的误差和误差变化量进行分段控制。为了提高系统的抗干扰能力,对PID各部分做出改进,设计了扩张状态观测器,提出线性自抗扰控制方法,并证明了系统闭环稳定性,通过仿真对比实验验证了该方法具有良好的动态性能和稳态品质。为了验证运动规划方法和恒力控制策略的可行性和有效性,分别搭建了基于ROS的机器人磨削运动规划仿真和实验平台、基于浮动平台的机器人磨削实验平台。首先,进行大量机器人磨削运动规划仿真实验,分析数据验证本文提出的改进RRT算法对规划算法效率提高的有效性,通过实物实验验证后处理算法对机器人路径质量提高的有效性。然后,通过有无浮动平台实验验证本文浮动平台的机器人磨削系统的有效性,对各种恒力控制方法进行实验对比分析,验证线性自抗扰控制对提高磨削力控制的效果,以及对研磨工件的表面粗糙度的提高程度。因此,证明了本文浮动平台的机器人磨削系统对机器人磨削技术的促进作用。
熊雄[10]（2020）在《汽车主减速器装配规划与虚拟装配技术的研究与实现》文中指出伴随着工业向数字化与自动化方向的快速发展,虚拟装配技术已成为数字化设计与制造领域的重要研究方向。虚拟装配技术可以实现产品装配工艺规划的透明化与智能化,能够提前发现装配存在的问题,并检验和评估装配性能,这将极大的缩短产品的装配工艺研发周期,并降低装配成本。为此,本文以某乘用车后桥主减速器为研究对象,研究其在虚拟装配过程中的装配序列规划、装配路径规划、虚拟装配仿真等关键技术,在此基础上,基于Unity3d引擎和增强现实（Augmented Reality,AR）设备Holo Lens,结合C#编程,开发出一套拥有零部件观察、虚拟装配等多场景以及自动装配、手动装配等多功能的主减速器虚拟装配系统,并将其用于企业产品的研发与教学指导,论文的具体研究内容:首先,对主减速器的多工位装配序列规划进行了研究。采用矩阵的形式对主减速器的装配信息进行表达,建立装配信息矩阵、装配干涉矩阵、装配连接矩阵和装配工位矩阵。建立考虑产品级和工位级因素的多工位装配序列评价体系,利用层次分析法确定各项评价指标的权重。建立面向多工位装配序列规划的离散遗传帝国竞争混合算法,给出两种算法的融合策略,利用混合算法迭代求解工位分配结果及最优装配序列。通过实例验证和对比分析,证明所提算法在解决多工位装配序列规划问题上的可行性和优越性,为后续装配路径规划以及虚拟装配系统中装配序列生成提供依据。然后,对主减速器虚拟装配过程中的装配路径规划进行了研究。针对工位上零部件装配路径规划问题,提出一种基于改进帝国竞争算法的装配路径规划方法。以凸多面体包围盒包围零件及障碍物,建立装配环境,提出考虑路径距离和拐点数两个因素的路径评价函数。重定义帝国竞争算法中初始国家的生成方法、殖民地同化算子和革命算子,新增加殖民地增强算子,提高算法的有效性。通过编程实现主减速器零件的装配路径规划,通过对比验证,证明所提算法较A*算法更优,为后续虚拟装配系统中路径规划提供依据。最后,基于Unity3D引擎和Holo Lens设备,结合C#编程,设计了增强现实环境下的主减速器虚拟装配系统。利用UG建立三维模型并将其导入到3DS Max中,完成模型的预处理,包括面数优化和贴图渲染。将处理好的模型导入到Unity3d中,利用Holo Lens的人机交互机制完成人机交互技术的开发,利用OBB层次包围盒算法和网格碰撞器实现主减速器虚拟装配过程中的碰撞检测,并结合装配序列规划结果、装配路径规划算法、用户界面设计和空间映射技术开发完整的主减速器多工位虚拟装配系统。将系统发布到Holo Lens中完成装配过程的可视化仿真,并在此基础上验证装配序列规划结果、装配路径规划算法、人机交互技术和碰撞检测算法的可行性。
二、一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法（论文提纲范文）
（1）基于环境动态信息的冗余机械臂避障运动规划（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及研究的意义 |
| 1.2 七自由度冗余机械臂逆运动学求解发展综述 |
| 1.2.1 逆雅可比矩阵法 |
| 1.2.2 数据驱动法 |
| 1.2.3 混合方法 |
| 1.2.4 研究现状简析 |
| 1.3 超冗余机械臂逆运动学求解发展综述 |
| 1.3.1 几何方法 |
| 1.3.2 启发式逆运动学算法 |
| 1.3.3 研究现状简析 |
| 1.4 避障运动规划发展综述 |
| 1.4.1 全局运动规划方法 |
| 1.4.2 局部运动规划方法 |
| 1.4.3 物体间碰撞检测发展综述 |
| 1.4.4 研究现状简析 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 七自由度冗余机械臂避障逆运动学求解 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机械臂运动学模型 |
| 2.3 基于多约束的机械臂逆运动学模型 |
| 2.3.1 数学模型 |
| 2.3.2 任务空间及关节限位约束 |
| 2.3.3 避障约束 |
| 2.4 避障逆运动学算法 |
| 2.4.1 算法设计 |
| 2.4.2 收敛性证明及稳定性分析 |
| 2.5 避障逆运动学算法仿真 |
| 2.5.1 基于ROS和Gazebo的仿真系统建模 |
| 2.5.2 躲避行走人体模型仿真 |
| 2.5.3 算法性能分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 超冗余机械臂避障逆运动学求解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于FABRIK的避障逆运动学算法 |
| 3.2.1 FABRIK算法求解策略分析 |
| 3.2.2 球面与椭球面间封闭式Minkowski和 |
| 3.2.3 避障逆运动学算法设计 |
| 3.3 不同约束条件下避障逆运动学算法的应用 |
| 3.3.1 多动态障碍物 |
| 3.3.2 静态障碍物 |
| 3.3.3 应用于软体机械臂 |
| 3.4 避障逆运动学算法仿真 |
| 3.4.1 基于ROS和Gazebo的仿真模型建立 |
| 3.4.2 超冗余机械臂仿真 |
| 3.4.3 软体机械臂仿真 |
| 3.4.4 七自由度冗余机械臂仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 机械臂末端避障运动规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机械臂末端广义避障运动规划算法 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 椭球面与超二次曲面间碰撞检测分析 |
| 4.2.3 算法设计 |
| 4.2.4 复杂曲面外切线求解 |
| 4.3 基于典型工作环境的算法扩展 |
| 4.3.1 多障碍物工作环境 |
| 4.3.2 动态障碍物工作环境 |
| 4.4 机械臂末端避障运动规划仿真 |
| 4.4.1 仿真模型建立 |
| 4.4.2 2D工作空间仿真 |
| 4.4.3 3D工作空间仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 冗余机械臂逆运动学及末端避障运动规划实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 七自由度冗余机械臂避障逆运动学求解实验 |
| 5.2.1 Baxter双臂共同作业实验 |
| 5.2.2 Baxter双臂与Kuka臂共同作业实验 |
| 5.3 超冗余机械臂避障逆运动学求解实验 |
| 5.3.1 静态障碍物实验 |
| 5.3.2 动态障碍物实验 |
| 5.4 机械臂末端避障运动规划实验 |
| 5.4.1 躲避多静态障碍物实验 |
| 5.4.2 躲避 3D环境中工人实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 七自由度冗余机械臂避障逆运动学求解算法的收敛性证明 |
| A.1 证明函数 ψ_j(q_i) 为Lipschitz连续 |
| A.2 证明函数 ψ_j(q_i) 为 β-光滑 |
| A.3 碰撞约束因子的收敛性证明 |
| 附录B 机械臂及其球面模型的D-H参数 |
| B.1 Baxter右臂及球面的D-H参数 |
| B.2 人体模型的D-H参数 |
| B.3 Baxter左臂及球面的D-H参数 |
| B.4 Kuka臂及球面的D-H参数 |
| 附录C Kuka臂D-H参数及变换矩阵 |
| C.1 D-H参数 |
| C.2 变换矩阵 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）微波管仿真环境下实时碰撞检测技术的研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于时间域的碰撞检测算法 |
| 1.2.2 基于空间域的碰撞检测算法 |
| 1.2.3 存在的问题与挑战 |
| 1.3 本文的主要贡献和创新 |
| 1.4 本文的组织结构 |
| 第二章 相关理论研究与分析 |
| 2.1 HOOPS图形引擎的介绍 |
| 2.2 ACIS建模引擎的介绍 |
| 2.3 集成HOOPS和ACIS |
| 2.4 碰撞检测算法理论 |
| 2.4.1 基本概念 |
| 2.4.2 包围体技术 |
| 2.4.3 性能评价函数 |
| 2.4.4 GJK算法的基本概念 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 混合碰撞检查算法的研究与设计 |
| 3.1 混合碰撞检测算法的算法流程 |
| 3.2 层次包围体树的结构和构造 |
| 3.2.1 混合层次包围体树的结构 |
| 3.2.2 混合层次包围体树的构造 |
| 3.3 层次包围体树的遍历和更新 |
| 3.3.1 层次包围体树的遍历 |
| 3.3.2 层次包围体树的更新 |
| 3.4 三角形图元之间的相交测试 |
| 3.5 GJK算法计算分离距离和穿透距离 |
| 3.5.1 GJK算法计算分离距离 |
| 3.5.2 GJK算法计算穿透深度 |
| 3.6 碰撞检测实验结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 微波管可视化建模软件的设计与实现 |
| 4.1 系统总体架构设计 |
| 4.1.1 系统的需求分析 |
| 4.1.2 系统框架 |
| 4.2 图形用户界面的实现 |
| 4.2.1 组合菜单栏 |
| 4.2.2 属性浏览器 |
| 4.2.3 特征导航器 |
| 4.2.4 对话框界面 |
| 4.3 视图操作和模型渲染 |
| 4.4 特征建模系统 |
| 4.4.1 建模系统的设计 |
| 4.4.2 建模系统的实现 |
| 4.4.3 捕捉点功能的实现 |
| 4.4.4 特征历史流的管理 |
| 4.5 碰撞检测求解器模块 |
| 4.6 特征文件的存储和读取 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 微波管仿真环境下碰撞检测算法的应用实例 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 基本干涉检查应用实例 |
| 5.3 零部件间隙分析的应用实例 |
| 5.3.1 软干涉检查结果 |
| 5.3.2 接触干涉检查结果 |
| 5.3.3 硬干涉检查结果 |
| 5.3.4 包含干涉检查结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）BIM模型相似度计算方法及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究方法与创新点 |
| 1.3.1 研究内容与方法 |
| 1.3.2 研究创新点与技术路线 |
| 1.4 论文章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 研究基础 |
| 2.1 BIM概述 |
| 2.2 IFC标准 |
| 2.2.1 IFC标准基本架构介绍 |
| 2.2.2 IFC文件中信息定义研究 |
| 2.3 图论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 BIM模型构造为图模型方法研究 |
| 3.1 建筑信息模型信息提取 |
| 3.1.1 参数化模型构建 |
| 3.1.2 源文件解析 |
| 3.1.3 语义信息提取 |
| 3.1.4 几何信息提取 |
| 3.2 相连构件获取 |
| 3.2.1 构建OBB包围盒/OBB包围盒层次树 |
| 3.2.2 改进的碰撞检测算法 |
| 3.2.3 获取相连构件 |
| 3.3 图模型建立 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 相似度计算方法实现 |
| 4.1 图相似度计算方法研究 |
| 4.2 图基本概念 |
| 4.3 图编辑距离算法研究 |
| 4.4 集束搜索方法计算图编辑距离 |
| 4.4.1 建立映射 |
| 4.4.2 集束堆栈搜索确定编辑路径 |
| 4.5 BIM模型相似度计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 实验分析与应用 |
| 5.1 实验分析 |
| 5.1.1 相连构件获取实验 |
| 5.1.2 相似度计算实验 |
| 5.2 相似BIM模型获取系统展示 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（4）复杂虚拟环境下的快速碰撞检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于CPU并行化碰撞检测算法 |
| 1.2.2 CPU和 GPU结合的连续碰撞检测算法 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于光线跟踪的高效层次包围盒构造方法 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 层次包围盒相关工作 |
| 2.3 构造八叉树 |
| 2.3.1 先序树的构造 |
| 2.3.2 八叉树的层次结构 |
| 2.3.3 几何体空间划分方法 |
| 2.4 实验结果 |
| 2.4.1 构建时间分析 |
| 2.4.2 帧频分析 |
| 2.5 线性层次包围盒 |
| 2.6 线性层次包围盒的前期工作 |
| 2.7 并行构造 |
| 2.7.1 Open MP技术 |
| 2.7.2 完全二叉树 |
| 2.7.3 完全二叉树的光线跟踪 |
| 2.7.4 基于无堆栈层次包围盒的节点结构 |
| 2.7.5 基于无堆栈层次包围盒的空间分配 |
| 2.8 实验结果与分析 |
| 2.8.1 结构性能 |
| 2.8.2 渲染帧频率 |
| 2.8.3 内存占用 |
| 2.8.4 三种结构的光线跟踪效率 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 基于交叉与排斥算子的SIMD并行碰撞检测算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相关知识 |
| 3.2.1 碰撞检测的定义 |
| 3.2.2 k-DOP包围盒 |
| 3.3 建立k-DOP平衡包围盒树 |
| 3.4 算法描述及实现 |
| 3.4.1 平衡包围盒树的几何划分 |
| 3.4.2 搜索空间 |
| 3.4.3 交叉排斥算子 |
| 3.4.4 SIMD并行处理技术 |
| 3.4.5 交叉排斥算子SIMD并行碰撞检测 |
| 3.5 对比实验结果及性能分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于GPU流水线重组的光线跟踪碰撞检测 |
| 4.1 算法简介 |
| 4.2 基于GPU的光线跟踪算法 |
| 4.2.1 基于图像的碰撞检测 |
| 4.2.2 GPU计算 |
| 4.2.3 合成 |
| 4.3 光线跟踪的碰撞检测流水线 |
| 4.3.1 流水线结构 |
| 4.3.2 检测每一对对象的步骤 |
| 4.3.3 检测每个顶点的步骤 |
| 4.3.4 检测每一条光线的步骤 |
| 4.4 缓冲区完成预测 |
| 4.4.1 一般预测 |
| 4.4.2 缓冲区大小预测 |
| 4.4.3 工作量预测 |
| 4.4.4 光线跟踪的流水线算法 |
| 4.5 性能评价 |
| 4.5.1 场景实验 |
| 4.5.2 流水线性能 |
| 4.5.3 工作量预测 |
| 4.5.4 预测误差评估 |
| 4.5.5 实验分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 多GPU体系结构的MPI并行迭代光线跟踪碰撞检测 |
| 5.1 碰撞检测过程划分 |
| 5.1.1 碰撞检测 |
| 5.1.2 基于时空相关性的MPI的并行碰撞检测技术 |
| 5.2 详细检测阶段的算法分析 |
| 5.2.1 基于特征的算法 |
| 5.2.2 基于单纯形的算法 |
| 5.2.3 包围盒的层次结构 |
| 5.2.4 基于图像的碰撞检测 |
| 5.2.5 算法分析 |
| 5.3 Hermann算法研究 |
| 5.3.1 光线跟踪过程 |
| 5.3.2 Hermann算法与碰撞检测 |
| 5.4 时空相关性的光线跟踪 |
| 5.4.1 基于迭代的光线跟踪碰撞检测 |
| 5.4.2 碰撞检测的约束 |
| 5.4.3 实验及性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于CUDA与 GPU变形模型的碰撞检测 |
| 6.1 CUDA的工作原理 |
| 6.1.1 CPU与 GPU |
| 6.1.2 CUDA的多线程模型 |
| 6.1.3 CUDA的多线程的工作过程 |
| 6.1.4 CUDA的内存模型 |
| 6.1.5 CUDA编程模型 |
| 6.2 变形模型 |
| 6.2.1 变形模型的弹簧质点 |
| 6.2.2 变形模型的仿真 |
| 6.2.3 弹簧质点模型的仿真原理及算法实现 |
| 6.3 变形模型的碰撞检测 |
| 6.3.1 变形模型碰撞检测原理 |
| 6.3.2 变形模型光线投射算法 |
| 6.4 基于光线跟踪的变形模型的碰撞检测 |
| 6.4.1 变形模型的光线跟踪 |
| 6.4.2 变形模型的反演处理 |
| 6.4.3 变形模型接触点的生成 |
| 6.5 实验结果及分析 |
| 6.5.1 三种算法的对比实验 |
| 6.5.2 变形模型算法的性能 |
| 6.6 结论与未来工作 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）工业机器人路径规划算法研究及仿真（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 机器人运动学建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人运动学基础 |
| 2.2.1 位姿表示及齐次坐标变换 |
| 2.2.2 D-H参数法建立机器人连杆坐标系 |
| 2.3 EC66机器人运动学建模 |
| 2.3.1 机器人正运动学 |
| 2.3.2 机器人逆运动学 |
| 2.3.3 Matlab Robotics机器人建模与正逆运动学验证 |
| 2.4 机器人运动学分析 |
| 2.4.1 EC66机器人奇异性 |
| 2.4.2 EC66机器人工作空间 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于改进RRT算法的工业机器人路径规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论基础 |
| 3.2.1 问题定义 |
| 3.2.2 基本快速扩展随机树算法RRT |
| 3.3 RRT衍生算法 |
| 3.3.1 RRT-Connect |
| 3.3.2 RRT*系列算法 |
| 3.4 分段重规划快速扩展随机树算法 |
| 3.4.1 SR-RRT算法基本流程 |
| 3.4.2 路径修剪 |
| 3.4.3 路径评价 |
| 3.4.4 全局规划阶段 |
| 3.4.5 局部分段规划 |
| 3.4.6 最终优化阶段 |
| 3.4.7 二维状态空间下路径规划仿真实验 |
| 3.4.8 六维机器人关节状态空间下路径规划仿真实验 |
| 3.5 改进的双向快速扩展随机树算法 |
| 3.5.1 BI-RRT算法基本流程 |
| 3.5.2 基节点的定义与作用 |
| 3.5.3 BI-RRT的扩展过程 |
| 3.5.4 BI-RRT路径生成 |
| 3.5.5 二维状态空间下路径规划仿真实验 |
| 3.5.6 六维机器人关节状态空间下路径规划仿真实验 |
| 3.5.7 路径修剪 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 路径平滑及速度规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三次B样条曲线路径平滑 |
| 4.2.1 B样条曲线基础 |
| 4.2.2 B样条拟合算法改进 |
| 4.2.3 B样条曲线对比分析 |
| 4.3 速度规划 |
| 4.3.1 样条曲线速度规划 |
| 4.3.2 机器人关节空间三次B样条曲线轨迹函数计算 |
| 4.3.3 基于均匀时间间隔的时间规划方法 |
| 4.3.4 基于粒子群优化算法的时间规划方法 |
| 4.3.5 基于非均匀时间间隔的时间规划方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 轨迹多项式系数矩阵 |
| 作者简历及攻读硕士期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）基于采样的自由漂浮空间机器人目标抓捕运动规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 自由漂浮空间机器人在轨服务技术及其运动规划发展概况 |
| 1.2.1 空间机器人在轨服务技术发展现状 |
| 1.2.2 自由漂浮空间机器人抓捕运动规划研究现状 |
| 1.2.3 基于采样的运动规划算法发展现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 自由漂浮空间机器人运动学模型及分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多刚体运动学基础 |
| 2.2.1 基于改进D-H参数法的连杆坐标系的建立 |
| 2.2.2 连杆坐标系齐次坐标变换 |
| 2.3 自由漂浮空间机器人的运动学模型 |
| 2.4 自由漂浮空间机器人的运动学特性分析 |
| 2.5 仿真实验 |
| 2.5.1 空间机器人模型参数设计 |
| 2.5.2 仿真实验及结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于改进RRT算法的运动规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 基于改进RRT算法的运动规划 |
| 3.3.1 状态空间定义及随机状态点的生成 |
| 3.3.2 度量函数 |
| 3.3.3 状态外推 |
| 3.3.4 RRT算法的改进 |
| 3.4 仿真实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于改进SST算法的避碰运动规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SST算法的介绍 |
| 4.2.1 SST算法的基本内容 |
| 4.2.2 最好优先原则 |
| 4.2.3 蒙特卡洛外推 |
| 4.2.4 局部最优节点判断函数 |
| 4.2.5 剪枝函数 |
| 4.3 基于包围体模型的动态碰撞检测 |
| 4.3.1 圆柱与平面内矩形的相交测试 |
| 4.3.2 有向包围盒的相交测试 |
| 4.3.3 空间机器人的碰撞检测 |
| 4.4 基于改进SST算法的运动规划 |
| 4.4.1 问题描述 |
| 4.4.2 SST算法的改进 |
| 4.4.3 仿真实验及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（7）基于五轴数控加工碰撞检测算法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 碰撞检测技术国内外研究现状 |
| 1.3.2 虚拟仿真国内外研究现状 |
| 1.4 论文研究主要内容及结构 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 论文结构 |
| 第二章 五轴数控机床三维模型建立与姿态求取 |
| 2.1 五轴数控机床三维模型的建立及信息提取 |
| 2.1.1 三维模型的建立 |
| 2.1.2 三维模型信息提取及显示 |
| 2.2 五轴数控机床的位姿变换 |
| 2.3 包围盒的分类 |
| 2.3.1 包围体方法 |
| 2.3.2 包围盒的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 数控机床碰撞检测算法研究 |
| 3.1 碰撞的粗检测 |
| 3.1.1 基于倾斜度的包围盒分类选择 |
| 3.1.2 AABB包围盒的构造 |
| 3.1.3 基于PCA的 OBB优化 |
| 3.1.4 AABB与 OBB包围盒的相交预判断 |
| 3.1.5 实例验证 |
| 3.2 碰撞的精检测 |
| 3.2.1 包围盒树构造及遍历 |
| 3.2.2 包围盒检测新算法 |
| 3.3 物体运动后包围盒的更新 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 系统实现与验证 |
| 4.1 系统开发环境及基础 |
| 4.1.1 MFC应用程序框架介绍 |
| 4.1.2 Open GL介绍及应用原理 |
| 4.2 系统配置与操作 |
| 4.2.1 系统配置 |
| 4.2.2 系统操作 |
| 4.3 实现与验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（8）汽车门板内外饰件的双机械臂协调焊接研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的与意义 |
| 1.2 研究发展与现状 |
| 1.2.1 机械臂避障运动算法研究 |
| 1.2.2 双臂协调运动方法研究 |
| 1.2.3 焊点分配与规划方法研究 |
| 1.3 本文研究内容与组织结构 |
| 第二章 焊接机械臂运动学分析及建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间位姿描述 |
| 2.3 空间变换矩阵 |
| 2.4 机械臂运动学方程 |
| 2.4.1 基于D-H表示法的正运动学方程 |
| 2.4.2 基于迭代数值解法的逆运动学方程 |
| 2.5 IRB1600机械臂建模与运动学验证分析 |
| 2.5.1 IRB1600机械臂运动学模型建立 |
| 2.5.2 IRB1600正运动学验证 |
| 2.5.3 IRB1600逆运动学验证 |
| 2.6 本章小节 |
| 第三章 双臂碰撞检测及避障运动规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双臂碰撞检测研究 |
| 3.2.1 基于OBB包围体的碰撞检测建模 |
| 3.2.2 OBB-Tree重叠检测的双臂碰撞检测算法 |
| 3.3 双臂避障运动规划研究 |
| 3.3.1 基于改进RRT算法的单臂路径规划 |
| 3.3.2 基于三次B样条曲线的单臂轨迹平滑 |
| 3.3.3 双臂协调运动规划策略 |
| 3.4 仿真实验 |
| 3.4.1 机械臂避障路径规划及轨迹平滑仿真 |
| 3.4.2 双臂协调运动规划仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 汽车门板焊点规划与双臂焊接 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于凸优化的焊点任务分配 |
| 4.2.1 焊点分配问题描述 |
| 4.2.2 基于凸优化的焊点分配方法 |
| 4.2.3 焊点分配仿真实验 |
| 4.3 基于遗传算法的焊点序列规划 |
| 4.3.1 焊点序列规划问题描述 |
| 4.3.2 基于改进遗传算法的焊点序列规划 |
| 4.3.3 焊点序列规划仿真实验 |
| 4.4 汽车门板焊点双机械臂焊接仿真实验 |
| 4.4.1 仿真实验平台搭建 |
| 4.4.2 仿真实验及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）基于浮动平台的机器人运动规划及恒力磨削方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机器人运动规划算法研究现状 |
| 1.2.2 机器人磨削加工系统研究现状 |
| 1.3 论文的研究目的及主要内容 |
| 第二章 基于浮动平台的机器人磨削系统 |
| 2.1 浮动平台的机器人磨削系统结构 |
| 2.2 经典的工业机器人运动学建模和分析 |
| 2.2.1 UR5机器人运动学正解 |
| 2.2.2 UR5机器人运动学逆解 |
| 2.3 基于IKFast的运动学建模方法及验证 |
| 2.3.1 IKFast运动学建模方法 |
| 2.3.2 IKFast逆解结果验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 机器人磨削运动规划 |
| 3.1 基于采样的运动规划问题 |
| 3.1.1 问题定义 |
| 3.1.2 基本原理 |
| 3.2 机器人碰撞检测技术 |
| 3.2.1 轴向包围盒(AABB)算法 |
| 3.2.2 有向包围盒(OBB)算法 |
| 3.2.3 基于FCL的机器人碰撞检测方法 |
| 3.3 快速扩展随机树RRT算法 |
| 3.3.1 基本RRT算法 |
| 3.3.2 RRT-Connect算法 |
| 3.4 改进RRT算法ADD_RRT-Connect |
| 3.4.1 算法原理及分析 |
| 3.4.2 后处理算法 |
| 3.5 基于ADD_RRT-Connect算法二维仿真验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于浮动平台的机器人恒力磨削方法 |
| 4.1 浮动平台的机器人磨削模型 |
| 4.1.1 机器人接触动力学模型 |
| 4.1.2 动态磨削模型 |
| 4.2 模糊PID控制磨削算法 |
| 4.2.1 PID控制算法 |
| 4.2.2 模糊PID控制算法 |
| 4.3 自抗扰控制磨削算法 |
| 4.3.1 扩张状态观测器的设计 |
| 4.3.2 闭环系统稳定性分析 |
| 4.3.3 线性自抗扰控制算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于浮动平台的机器人运动规划与磨削实验 |
| 5.1 基于ROS的机器人运动规划实验 |
| 5.1.1 基于ROS的实验平台 |
| 5.1.2 实验结果分析 |
| 5.2 浮动平台的机器人恒力磨削实验 |
| 5.2.1 硬件平台 |
| 5.2.2 软件平台 |
| 5.2.3 实验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 一 全文总结 |
| 二 创新点 |
| 三 未来展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）汽车主减速器装配规划与虚拟装配技术的研究与实现（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 装配序列规划技术的研究现状 |
| 1.2.2 装配路径规划技术的研究现状 |
| 1.2.3 虚拟装配仿真技术的研究现状 |
| 1.3 课题来源、研究目的及意义 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 研究目的及意义 |
| 1.4 本文主要研究内容、拟解决的关键问题 |
| 1.4.1 本文主要研究内容 |
| 1.4.2 拟解决的关键问题 |
| 1.5 本文技术路线 |
| 第2章 主减速器多工位装配序列规划研究 |
| 2.1 主减速器三维模型 |
| 2.2 主减速器装配序列规划信息的表达 |
| 2.2.1 装配信息矩阵 |
| 2.2.2 装配干涉矩阵 |
| 2.2.3 装配连接矩阵 |
| 2.2.4 装配工位矩阵 |
| 2.3 主减速器多工位装配序列评价方法 |
| 2.3.1 多工位装配序列规划评价体系 |
| 2.3.2 多工位装配序列规划评价指标求解 |
| 2.3.3 多工位装配序列综合评价 |
| 2.4 基于遗传帝国竞争混合算法的多工位装配序列规划 |
| 2.4.1 算法的改进 |
| 2.4.2 基于遗传算法的ASP求解过程 |
| 2.4.3 基于帝国竞争算法的ASP求解过程 |
| 2.4.4 基于遗传帝国竞争混合算法的装配序列规划 |
| 2.5 主减速器最优装配序列的确定 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 主减速器装配路径规划研究 |
| 3.1 问题的描述 |
| 3.2 装配环境的建立 |
| 3.2.1 装配环境建模 |
| 3.2.2 编码方式 |
| 3.2.3 成本矩阵 |
| 3.3 基于改进帝国竞争算法的装配路径规划 |
| 3.3.1 适应度函数的建立 |
| 3.3.2 建立初始帝国 |
| 3.3.3 殖民地同化 |
| 3.3.4 殖民地革命 |
| 3.3.5 殖民地增强 |
| 3.3.6 帝国竞争 |
| 3.4 实例验证与分析 |
| 3.5 基于约束的装配定位技术研究 |
| 3.5.1 装配零件几何约束的识别 |
| 3.5.2 装配约束的定位求解 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 主减速器虚拟装配系统的设计与开发 |
| 4.1 系统总体方案设计 |
| 4.1.1 系统开发软件、硬件选择 |
| 4.1.2 系统开发流程 |
| 4.1.3 系统总体架构 |
| 4.2 三维模型的预处理 |
| 4.2.1 模型的面数优化 |
| 4.2.2 模型的贴图渲染 |
| 4.3 人机交互技术 |
| 4.3.1 视线Gaze |
| 4.3.2 选取信息的反馈 |
| 4.3.3 手势交互与语音交互的设计与实现 |
| 4.4 碰撞检测技术 |
| 4.4.1 包围盒的建立 |
| 4.4.2 包围盒的实时更新 |
| 4.4.3 主减速器虚拟装配过程中的碰撞检测的实现 |
| 4.5 系统的场景设计 |
| 4.5.1 零部件及工装夹具观察场景设计 |
| 4.5.2 多工位虚拟装配场景设计 |
| 4.6 装配序列与路径的仿真验证 |
| 4.6.1 装配序列可行性的验证 |
| 4.6.2 装配路径的验证 |
| 4.7 系统的应用 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 全文的总结、创新点及研究展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 本文的创新点 |
| 5.3 研究不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间获得的科研成果 |
| 附录A 主减速器装配信息矩阵 |
| 附录B 主减速器装配干涉矩阵 |
| 附录C 主减速器装配连接矩阵 |
| 附录D 主减速器装配工位矩阵 |
四、一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法（论文参考文献）
- [1]基于环境动态信息的冗余机械臂避障运动规划[D]. 赵亮亮. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]微波管仿真环境下实时碰撞检测技术的研究及应用[D]. 聂铨. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]BIM模型相似度计算方法及其应用研究[D]. 苏鼎丁. 北京建筑大学, 2020(07)
- [4]复杂虚拟环境下的快速碰撞检测技术研究[D]. 曲慧雁. 吉林大学, 2020(01)
- [5]工业机器人路径规划算法研究及仿真[D]. 韩小康. 北京交通大学, 2020(03)
- [6]基于采样的自由漂浮空间机器人目标抓捕运动规划研究[D]. 姜冲. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]基于五轴数控加工碰撞检测算法研究[D]. 成居宝. 太原科技大学, 2020(03)
- [8]汽车门板内外饰件的双机械臂协调焊接研究[D]. 王鹤官. 华南理工大学, 2020(02)
- [9]基于浮动平台的机器人运动规划及恒力磨削方法研究[D]. 吴圣和. 华南理工大学, 2020
- [10]汽车主减速器装配规划与虚拟装配技术的研究与实现[D]. 熊雄. 武汉理工大学, 2020