一、最短Bezier曲线研究(论文文献综述)
凌雯雯[1](2021)在《水稻插秧机自主作业路径规划算法研究》文中研究说明科学技术的发展,持续推动插秧机与各种先进技术实现融合与创新。我国人口老龄化日益加剧、土地流转加快,使得无人驾驶插秧机需求越来越迫切,且水稻插秧机自主作业可有效解决人工操作带来的一系列问题。路径规划的研究是实现水稻插秧机自主作业的重要组成部分,合理的规划可有效提高插秧机工作效率及作业覆盖率,为水稻插秧机实现无人驾驶提供路径导航基础。主要研究如下:针对插秧机工作环境情况,建立环境模型,为避障算法研究奠定环境基础。通过分析对比常见建模方法,选择栅格法建立矩形地块环境模型。考虑到农田中障碍物(电线杆、电桩)形状不利于栅格法描述环境信息,采用二值膨胀算法对障碍物进行处理,处理后的障碍物边界与栅格边界重合,可有效提高路径规划精度。通过对田间全覆盖作业方式研究与分析,提出一种将往返式与外螺旋式覆盖方式结合的复合型覆盖方式,提高作业路径覆盖率。针对路径避障问题,提出一种基于栅格法建图的A*算法与Bezier曲线优化算法结合的路径避障算法,能够准确规避障碍物,且避障路径更平滑、更有利于插秧机行走。结合插秧机工作性质,选择牛耕式作业转弯方式。针对不同作业路径方式,对不同地头转弯策略下的最短转弯路径进行分析。选择其中的弓形转弯策略提出一种坐标标记法,并为插秧机处于不同位置的路径点赋予不同符号表示,便于观察与数据收集。结合对工作区域与转弯区域的路径研究,总结出两种不同情况下的整体路径规划方案。针对复合型覆盖方式,通过数据分析验证:该覆盖方式与单一往返式相比,覆盖率明显提高,符合路径优化标准。针对凸多边形起垄作业方向选择,选取一块五边形地块,通过仿真和数据分析得出:平行于地块最长边界起垄作业与其他作业方向相比,可以获得最高作业覆盖率、最少作业转弯数,为最佳作业方向。针对提出坐标标记法,在python环境中进行仿真实验,验证了算法的可行性,为无人驾驶插秧机提供理论支持。
刘洋,马建伟,臧绍飞,闵义博[2](2021)在《基于融合Bezier优化遗传算法的路径规划》文中研究表明针对传统遗传算法(GA)在路径规划过程中解质量欠佳的问题,提出一种融合Bezier优化的遗传算法。该方法首先将贝塞尔(Bezier)曲线引入GA,以优化其初始及交叉、变异过程中产生的路径,消除尖峰拐点并减少冗余节点,从而提高路径平滑性;其次,通过在GA适应度函数中增加安全距离与自适应惩罚因子,以保障机器人移动过程中的安全性;最后,在栅格地图中进行移动机器人路径规划仿真实验,结果表明,与传统路径规划方法相比,所提算法能够搜索到一条距离更短且更光滑的路径。
兰欣[3](2020)在《数控加工微小线段平滑过渡及速度前瞻控制研究》文中进行了进一步梳理高速高精数控技术是装备制造业的关键技术,对制造业整体水平的提升起着至关重要的作用。在数控加工中,加工零件的复杂型面广泛将用连续微小线段描述。针对连续微小线段加工路径几何不连续,引起加工过程中机床进给速度、加速度突变的问题,本文在现有技术的基础上,围绕加减速控制算法、微小线段间的平滑过渡算法以及速度前瞻控制展开研究。论文首先研究了几种常见的加减速控制算法(直线加减速控制算法、指数加减速控制算法、三角函数加减速控制算法、三次多项式加减速控制算法以及S型加减速控制算法)的原理及函数表达式,并比较了它们的优缺点,讨论了如何根据需求选择合适的加减速控制算法。其次,研究了直接过渡算法、线段过渡算法、圆弧过渡算法以及三次Bezier曲线过渡算法实现原理。针对这几种过渡算法存在的缺点,提出轴速度调节过渡算法,在各轴的速度、加速度以及加加速度限制在系统约束范围内,实现微小线段间的高速平滑过渡。继而,为了得到全局最优转接速度,实现速度整体的优化,提出一种自适应速度前瞻控制算法,采用非固定前瞻段数的形式,确保面对复杂多变的加工路径时具有更好的适应性。通过前后修正调整转接速度,保证了每个加工线段两端进给速度的可达性。最后,对提出的轴速度调节过渡算法和自适应前瞻控制算法通过仿真及实验验证,结果表明,本文提出的算法能够在满足轴运动约束下实现微小线段间的平滑过渡,保证进给速度、加速度连续变化,达到平稳高速加工的目的。
潘晓东[4](2020)在《基于Bezier曲线的连续推力机动轨道设计》文中进行了进一步梳理随着深空探测技术的发展,人们希望航天器的探测距离更远、探测任务更为复杂,具有小推力、高比冲的连续小推力推进航天器成为目前研究的热门。基于形状方法的初始轨道设计作为轨道优化的基础,其对轨道的初始估计的优劣对后续的轨道优化有很大的影响,采用合理准确的方法和策略对航天器转移轨道进行初始估计,是目前连续推力航天器轨道研究的热点之一。Bezier曲线具有形状控制简单、曲线无限连续的特点,本文将Bezier曲线应用到连续推力航天器轨道初始设计中,提出基于Bezier曲线的连续推力机动轨道设计方法,论文主要工作如下:首先,本文介绍了轨道研究中所需的时间系统和参考坐标系,并基于忽略摄动影响的理想二体模型,详细推导了二维极坐标系和三维柱坐标系下连续推力航天器的轨道动力学方程,是本文后续研究的理论基础。然后,本文将Bezier曲线应用到二维平面机动轨道中,将描述航天器运动的极轴和极角在Bezier曲线下展开,将求解轨道参数问题转化为求解Bezier曲线函数位置参量问题。针对时间最优和燃料最优优化指标,分别给出基于Bezier曲线的轨道设计过程。并与采用高斯伪谱法进行优化后得到的优化轨道比较,评估Bezier曲线在二维平面机动轨道设计中的能力。之后,针对目前研究应用广泛的太阳帆航天器和电推进航天器,分别研究二者基于Bezier曲线的机动轨道设计问题。Bezier曲线法得到的初始设计结果与优化结果比较,评估Bezier曲线在复杂推力模型下的轨道设计性能。最后,本文将Bezier曲线应用到三维机动轨道设计中,以大轨道倾角的“地球—小行星3671”的转移轨道为例,研究Bezier曲线在三维轨道设计中的性能。在基于Bezier曲线的初始轨道设计结果基础上,采用高斯伪谱法得到优化轨道,对初始设计结果进行评估。结果表明,基于Bezier曲线的连续推力机动轨道设计方法能够实现二维平面和三维空间的机动轨道设计,对复杂推力模型的电推进、太阳帆也能够实现合理的轨道设计。通过与优化轨道比较分析,可以认为Bezier曲线法能够在很短的时间得到准确有效的结果。
孙康[5](2020)在《空间机械臂抓捕非合作目标的辨识、规划及控制策略研究》文中提出随着人类航天活动的逐年增加,空间失效目标及太空垃圾所造成的轨道资源占用以及对正常服役航天器的威胁愈发严重。考虑到轨道资源特别是近地轨道资源的有限性,应采取措施对失效目标和太空垃圾等进行有效清理。近年来,国内外针对合作目标,采用星载空间机械臂等手段实现在轨捕获、接管、维修失效航天器等已基本成熟,而针对非合作目标的捕获问题正逐渐成为研究热点。因此,本文基于装载有空间机械臂的服务航天器,对带有自旋特性的空间非合作目标抓捕过程中的质量特性参数辨识、服务航天器姿态避障的在线最优控制以及捕获策略等问题开展研究。首先,针对漂浮基座的空间柔性机械臂系统,建立运动学和动力学模型。建立柔性关节的线性扭簧模型,并根据Lagrange方程,推导了包含柔性关节的空间机械臂动力学模型;基于振动模态方法推导了包含柔性臂杆的空间机械臂动力学模型;在此基础上,推导了包含柔性关节和柔性臂杆的空间机械臂动力学模型。其次,针对非合作目标的质量特性参数辨识问题,提出一种基于非接触激励方法的辨识策略。利用空间机械臂向非合作目标弹射出已知质量和速度的激励质量并与非合作目标牢靠粘附,改变非合作目标的运动状态。通过观测目标运动状态变化,利用分布式鲁棒卡尔曼滤波算法得到目标的质心位置以及三个主惯性轴惯量之比;基于线动量守恒原理,得到非合作目标的质量,并分析了辨识过程的参数误差对辨识结果精度的影响。仿真结果表明,该策略能较好地实现目标的质量特性参数辨识,且可通过调整激励质量与发射速度提高辨识精度。此方法可在实现目标质量特性参数辨识的同时,确保服务航天器系统的安全。再次,针对服务航天器抓捕非合作目标过程中的避障问题,提出了基于球面几何约束(Spherical Geometry Constraints,SGC)的距离最优姿态规划路径算法和基于形函数的时间最优姿态路径规划算法。基于SGC的距离最优路径姿态路径规划算法中,分别建立服务航天器系统以及障碍区的数学模型,并提出基于SGC的规划算法,实现满足避障条件的距离最优姿态路径规划。仿真分析表明,基于SGC的规划算法在规划距离指标上明显占优,且随着障碍区建模尺寸的增加,规划距离和避障安全距离也随之增加;在时间最优姿态规划路径算法中,分别利用Bezier形函数方法和有限傅里叶级数(finite Fourier series,FFS)形函数方法,建立欧拉角描述的连续姿态规划路径的曲线近似,并采用Legendre-Gauss离散点对连续姿态规划路径离散化,对每个离散点设置姿态避障几何约束和姿态动力学约束。仿真算例中对比了高斯伪普法(GPM),结果表明形函数方法可快速实现姿态路径的规划,且基于Bezier形函数的姿态规划方法性能最好。最后,为实现非合作目标的安全有效捕获,采用深度强化学习算法对空间机械臂进行抓捕训练。提出了包含前演训练(pre-training,PT)策略的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法,建立了包含抓捕时间、抓捕距离以及控制力矩等指标的奖赏函数模型,对空间机械臂进行深度强化学习训练,有效提高了抓捕训练效率。仿真结果表明,所提控制策略有效降低了抓捕碰撞相对速度,提高了抓捕过程中服务航天器系统的姿态稳定。
刘斌祺[6](2020)在《多移动机器人调度系统的任务调度与路径规划》文中认为多移动机器人调度系统是移动机器人应用领域的重点研究方向。作为最常见的移动机器人群体应用形式,多移动机器人调度系统通过调度移动机器人群体,可以完成高复杂度的单个或者多个任务,在任务执行效率上具备强大的优势。同时,由于现在许多新型移动机器人的出现,多移动机器人调度系统应用于更多场合的可能性更大,因此值得对之开展更深入的研究。本文针对目前比较流行的无轨导航移动机器人,基于ROS对多移动机器人调度系统的路径规划与任务调度开展相关研究。主要工作如下:首先,在移动机器人的路径规划方面,提出了一种靠右全局路径规划方法。利用基于激光导航方式的实验移动机器人构建栅格地图,并在栅格地图基础上创建带有靠右规则的简化拓扑地图。使移动机器人先基于拓扑地图求解靠右最短粗略路径,再在栅格地图与粗略路径的基础上结合二阶Bezier曲线与A*算法求解全局精细路径,以实现移动机器人的靠右全局路径规划。同时,针对实验移动机器人之间的预防碰撞,提出了一种基于实验移动机器人之间位姿识别的预防碰撞措施。其次,在多移动机器人任务调度方面,提出了一种实时任务分配方法。在对多移动机器人采用分布式控制方式的任务调度系统框架基础上,基于拍卖算法设计实时任务分配方法,并通过ROS具体实现,使机器人之间能以自主协商的方式实现实时任务分配。此外,为了完整地搭建任务调度系统,验证任务分配方法的可行性,还开发了一款任务调度管理平台实验软件。最后,在具体的实验环境中,基于自主搭建的移动机器人调度实验系统,验证了移动机器人靠右全局路径方法与任务调度系统实时任务分配方法的可行性。同时,综合上述所有研究内容,测试了移动机器人调度实验系统的整体调度效果。
刘洋[7](2020)在《基于遗传算法的移动机器人平滑路径规划研究》文中提出移动机器人具有外界感知、导航和路径规划等功能,在完成其他任务前,机器人必须能在此工作环境下灵活移动。因此,路径规划技术就显得尤为重要。作为启发式算法的一种,遗传算法因具有良好的隐含并行性和全局搜索能力被广泛应用到路径规划中,但其规划的路径中仍存在冗余节点和尖峰拐点等不足。为了使机器人在规划的路径中行走时更为平滑连续,不因路径尖峰而频繁切换运动模式,本文以移动机器人为研究对象,针对上述问题以遗传算法为基础展开研究,具体工作如下:首先,介绍了移动机器人路径规划的研究背景和现状,以及遗传算法、蚁群算法等启发式算法的原理;分析了现存方法在路径规划过程中存在的问题,并利用栅格法建立移动机器人的工作环境模型。其次,针对遗传算法在路径规划过程中存在冗余节点和尖峰拐点的问题,提出了一种基于遗传算法的机器人平滑路径规划方法。该方法将Bezier曲线引入到遗传算法的初始及交叉、变异过程中,提升了路径的平滑性。并通过在全局静态环境中进行仿真实验,结果证明了所提算法的有效性。然后,针对上述算法在路径规划过程中因交叉、变异破坏路径的平滑性,导致规划路径中仍存在拐点的问题,提出了一种改进遗传算法的机器人平滑路径规划方法。该方法利用遗传算法求解Bezier曲线的控制点,减少了路径的二次优化过程,且规划的路径更为平滑连续。并通过在静态环境中进行仿真实验,结果证明了所提算法的有效性。最后,针对动态环境下算法规划路径中存在冗余节点和尖峰拐点的问题,提出了一种融合遗传蚁群的机器人动态路径规划方法。该方法通过在蚁群算法中引入遗传算法,扩大解的搜索空间;并通过引入平滑算子,减少规划路径中的冗余节点和尖峰拐点。并通过在动态环境中的仿真实验,验证了所提算法的有效性。通过上述研究,提升了规划路径的平滑性,使机器人的移动更符合实际情况,减少了机器人在按照规划路径行走时因急停、急剧转弯而造成的能量损失。
段伟雄[8](2020)在《拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究》文中进行了进一步梳理核退役工作中,拆除机器人通过快换装置可以换装破碎锤、液压剪和抓斗等工具,以对核设施进行破碎、剪切和搬运等工作,是目前代替人工进入辐射环境对核设施进行拆除解体的主要工具。但是快换装置与工具结构特殊,须由操作员在安全区近距离评估并反复调节两者的相对位姿才能准确对接,这导致了拆除机器人在核退役拆除工作中作业效率低,成本消耗大的问题。为使拆除机器人能够在辐射环境自动、准确的与工具对接,本文在已有快换装置和工具结构的基础上,对拆除机器人与工具的对接过程进行轨迹规划和实时监测研究。主要研究内容如下:第一,介绍拆除机器人基本结构和特点,基于几何法解析拆除机器人液压油缸长度与关节转角的转换关系,基于蒙特卡洛法得出拆除机器人的工作范围,明确了拆除机器人与工具对接的可行距离。第二,建立拆除机器人D-H连杆模型,运用解析法求解拆除机器人机械臂的正运动学问题,对比运用通用数值方法和提出改进几何法求解拆除机器人机械臂的逆运动学问题,并利用RTB工具箱对正逆运动学解进行了验证。第三,对拆除机器人与工具对接路径进行分析,在此基础上,研究对比关节空间关节3-3-3次、4-4-5次和5-5-5次多项式分段轨迹规划方法以及笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划方法,通过数值仿真和基于Simscape Multibody工具箱的动画仿真结果表明,相对于关节空间多项式分段轨迹规划方法,笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划方法更适用于拆除机器人与工具对接过程轨迹规划。最后,为对拆除机器人工具对接过程进行实时监测,设计并实现了一种拆除机器人工具对接过程实时监测系统。通过实验测试,该系统可以准确、实时的以动画形式在远程PC上显示拆除机器人与工具的对接过程,方便操作员直观地对拆除机器人与工具的对接过程进行实时监测。
张桂娟[9](2020)在《机器人焊接作业状态空间的建模、分析及优化》文中提出在我国在制造业转型升级的背景下,国家需要发展工业机器人技术来提高生产效率。本课题旨在能够从几何图论层面的理论高度上给出一个通用、广泛的焊接机器人研究,依靠图论与流形结合的方式进行轨迹规划焊接作业,实现焊接智能化。本文选择了焊接机器人为研究对象,针对焊接过程中的工作空间和移动空间的轨迹进行规划,以达到优化。本文主要研究内容成果如下:(1)对机器人焊接作业空间的分析,论证了焊位、焊缝与移动路径构成一个微分流形,并基于流形的Hausdorff可分离特征,将机器人焊接作业空间分解为工作空间和移动空间。根据移动空间的元素均为空行程的事实,给出了空行程编码规则并建立了以提高焊接效率为目标的移动空间优化模型。(2)建立了焊位流形的加权无向图,并得到了焊接作业空行程全路径路径优化的TSP模型和局部短路径优化模型。利用图论算法,解决了两类不同空行程路径优化的问题,实现基于图论的空行程路径优化。(3)结合有关焊位、移动路径及其优化的内容,同时结合了广数焊接工业机器人的特征,利用Solid Works软件进行建模仿真,利用VS2010软件的MFC的软件框架设计出的离线编程软件,实现广数机器人焊接编程的应用。
崔卫卫[10](2020)在《无人驾驶清扫车运动规划与实验研究》文中研究说明随着中国经济的快速发展以及《中国制造2025》的发布实施,无人驾驶汽车逐步步入人们的视野,智能网联汽车是大势所趋,无人驾驶蓄势待发,近些年来,国内外的学者纷纷投入无人驾驶相关方向进行研究、实验,其中运动规划是研究的难点,无人驾驶汽车的运动规划技术涉及到汽车工程、计算机领域、机器人领域、信息技术等多个领域,因此,研究无人驾驶运动规划具有一定的挑战性,也十分的重要。本文依托于某企业提供的实车平台,以铰接式无人驾驶清扫车为研究对象,考虑其运动学约束、作业指标等要求,对铰接式清扫车的无人驾驶方案和运动规划进行了研究和设计。本文研究工作如下:针对铰接式无人驾驶清扫车的低成本、贴边行驶的特点,设计无人驾驶方案,构建软硬件平台架构,明确运动规划的研究内容和设计要求,基于铰接式车辆的特点设计一种运动规划框架,这种运动规划方法主要包括基于模型预测的轨迹生成以及基于改进梯形速度规划两部分内容,将轨迹规划分解为空间轨迹生成与速度曲线后再进行耦合,输出最优轨迹。接着针对清扫车贴边行驶和铰接式车辆的特点,分析车辆的约束,设计基于参考路径的终端采样,利用车辆模型通过模型预测轨迹生成的方法生成大量轨迹簇,预存轨迹在离线查找表并从中获取初始猜测,在进行轨迹规划时根据初始猜测生成轨迹簇,再结合清扫车作业的实际情况,构建轨迹评价函数以选取最优轨迹,改善轨迹规划的结果,确保所选轨迹的安全性、可行性、实时性。同时基于上层轨迹规划,设计一种基于自适应预瞄距离的轨迹纯跟踪控制系统,使清扫车稳定、快速的跟踪期望轨迹。之后将速度从轨迹规划中分解,对清扫车单独进行速度规划,分析速度规划中所受约束,基于梯形速度规划的优势,采用参数化三阶贝塞尔曲线对加速减速段进行改进,针对动态障碍物进行分析和处理,随后设计基于抗积分饱和PID纵向速度控制器,分析加速制动切换策略,使车辆平滑、实时跟踪期望速度。最后,依托于企业的实车平台,设计测试场景工况和实验方案,在多工况下对铰接式无人驾驶清扫车运动规划方法进行实车验证和分析,实验结果表明所设计的运动规划方法生成的轨迹安全性高,实时性和适应性较好,能够满足清扫车低速、稳定的贴边行驶作业要求。
二、最短Bezier曲线研究(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、最短Bezier曲线研究(论文提纲范文)
(1)水稻插秧机自主作业路径规划算法研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
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 主要研究内容 |
第2章 水稻插秧机作业环境建模 |
2.1 插秧机工作环境介绍 |
2.1.1 水稻种植地区 |
2.1.2 插秧机工作地形 |
2.2 环境建模方法 |
2.2.1 可视图法 |
2.2.2 自由空间法 |
2.2.3 拓扑图法 |
2.2.4 栅格法 |
2.3 栅格法环境建模 |
2.3.1 栅格法基本理论 |
2.3.2 环境障碍物处理 |
2.3.3 工作环境建模 |
2.4 本章小结 |
第3章 作业区域路径规划研究 |
3.1 路径规划概述 |
3.1.1 路径规划分类 |
3.1.2 全覆盖路径规划 |
3.2 作业区域规划方式 |
3.2.1 插秧机作业走向选择 |
3.2.2 农田环境全覆盖路径规划方式 |
3.2.3 全覆盖路径规划方式评价标准 |
3.3 避障路径规划算法 |
3.3.1 避障路径规划算法的分类 |
3.3.2 插秧机避障算法研究 |
3.4 避障路径优化算法 |
3.4.1 Bezier曲线原理 |
3.4.2 Bezier曲线避障路径优化 |
3.5 本章小结 |
第4章 转弯区域路径规划研究 |
4.1 作业转弯方式规划 |
4.1.1 跨行式转弯方式 |
4.1.2 开/闭垄式转弯方式 |
4.1.3 牛耕式转弯方式 |
4.2 方向平行路径转弯策略分析 |
4.2.1 选择转向策略的理论基础 |
4.2.2 几种典型转弯策略分析 |
4.3 沿边界作业转弯策略分析 |
4.4 转弯策略路径标记方法 |
4.5 转弯路径误差分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 整体路径规划仿真研究 |
5.1 田间路径规划设计 |
5.1.1 整体路径规划方案 |
5.1.2 提高作业覆盖率方法 |
5.2 起垄作业走向选择 |
5.3 整体路径仿真实验 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
(3)数控加工微小线段平滑过渡及速度前瞻控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 数控技术的研究背景及研究意义 |
1.2 数控技术的发展 |
1.2.1 数控技术的发展历史 |
1.2.2 国内外数控技术的发展 |
1.2.3 数控技术的发展趋势 |
1.3 微小线段加工技术 |
1.3.1 加减速控制算法 |
1.3.2 微小线段间平滑过渡算法 |
1.3.3 速度前瞻控制算法 |
1.4 本文研究的主要内容与组织结构 |
1.5 本章小结 |
第2章 加减速控制算法研究 |
2.1 直线加减速控制算法研究 |
2.2 指数加减速控制算法研究 |
2.3 三角函数加减速控制算法研究 |
2.4 三次多项式加减速控制算法研究 |
2.5 S型加减速控制算法研究 |
2.5.1 S型加减速控制算法模型 |
2.5.2 S型加减速控制算法实现 |
2.6 本章小结 |
第3章 微小线段平滑过渡算法 |
3.1 直接过渡算法 |
3.2 线段过渡算法 |
3.3 圆弧过渡算法 |
3.4 三次Bezier曲线过渡算法 |
3.5 轴速度调节过渡算法 |
3.5.1 轴速度调节过渡方法的实现 |
3.5.2 过渡参数的确定 |
3.6 本章小结 |
第4章 连续微小线段的速度前瞻控制研究 |
4.1 速度前瞻控制基本原理 |
4.2 自适应速度前瞻控制 |
4.2.1 确定前瞻段数 |
4.2.2 前向修正 |
4.2.3 反向修正 |
4.3 本章小结 |
第5章 仿真与实验 |
5.1 仿真工具MATLAB与VERICUT |
5.2 加减速控制算法对比仿真 |
5.3 基于轴速度调节过渡的自适应前瞻控制MATLAB仿真分析 |
5.4 VERICUT仿真 |
5.5 实验验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)基于Bezier曲线的连续推力机动轨道设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题研究的背景和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 连续推力机动轨道设计方法研究现状 |
1.3.2 Bezier曲线应用 |
1.3.3 国内外文献综述的简析 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 时间系统 |
2.3 参考坐标系建立及转换关系 |
2.3.1 J2000日心黄道笛卡尔坐标系 |
2.3.2 J2000日心黄道极/柱坐标系 |
2.3.3 航天器轨道坐标系 |
2.3.4 坐标系间的转化关系 |
2.4 航天器动力学建模 |
2.4.1 航天器轨道机动基本方程 |
2.4.2 航天器二维平面动力学模型 |
2.4.3 航天器三维空间动力学模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于Bezier曲线的平面机动轨道设计 |
3.1 引言 |
3.2 Bezier曲线的生成原理 |
3.3 轨道参数在Bezier曲线下的展开 |
3.4 初值选取 |
3.4.1 转移时间的初值 |
3.4.2 位置参量的初值 |
3.5 约束条件、性能指标及设计流程 |
3.5.1 约束条件 |
3.5.2 性能指标 |
3.5.3 设计流程 |
3.6 仿真分析 |
3.6.1 时间最优的“地—火”交会转移轨道 |
3.6.2 燃料最优的“地—火”交会转移轨道 |
3.7 本章小结 |
第4章 复杂推力模型下的Bezier曲线平面机动 |
4.1 引言 |
4.2 太阳帆航天器的平面机动轨道研究 |
4.2.1 太阳帆推力模型 |
4.2.2 轨道参数在Bezier曲线下展开 |
4.2.3 装备RCD的太阳帆航天器“地—火”交会转移轨道 |
4.3 复杂电推进模型下的平面机动轨道研究 |
4.3.1 复杂电推进模型 |
4.3.2 仿真分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于Bezier曲线的三维空间机动轨道设计 |
5.1 引言 |
5.2 轨道参数基于Bezier曲线的展开 |
5.3 仿真分析 |
5.3.1 时间最优的“地球—小行星3671(Dionysus)”转移轨道 |
5.3.2 燃料最优的“地球—小行星3671(Dionysus)”转移轨道 |
5.4 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他成果 |
致谢 |
(5)空间机械臂抓捕非合作目标的辨识、规划及控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景、开展目的及意义 |
1.1.1 课题背景 |
1.1.2 课题研究的目的和意义 |
1.2 空间非合作目标抓捕研究现状 |
1.2.1 空间机械臂与末端抓捕机构方案国内外研究现状 |
1.2.2 伸缩杆式捕获机构国内外研究现状 |
1.2.3 口袋/绳网/飞爪式捕获方案国内外研究现状 |
1.2.4 研究现状简析 |
1.3 航天器质量特性参数辨识研究现状 |
1.3.1 航天器本体质量特性参数辨识国内外研究现状 |
1.3.2 非合作目标质量特性参数辨识国内外研究现状 |
1.3.3 其他辨识算法研究现状 |
1.3.4 研究现状简析 |
1.4 航天器路径规划算法研究现状 |
1.4.1 航天器本体路径规划算法国内外研究现状 |
1.4.2 抓捕机构路径规划算法国内外研究现状 |
1.4.3 研究现状简析 |
1.5 论文的组织结构与主要研究内容 |
第2章 空间漂浮基柔性机械臂动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 空间漂浮基机械臂运动学模型 |
2.2.1 系统坐标系及参数定义 |
2.2.2 系统运动学模型 |
2.3 空间漂浮基柔性机械臂动力学模型 |
2.3.1 带有柔性关节的空间机械臂动力学模型 |
2.3.2 带有柔性臂杆的空间机械臂动力学模型 |
2.3.3 带有柔性关节及柔性臂杆的空间机械臂动力学模型 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于非接触激励法的目标质量特性参数辨识 |
3.1 引言 |
3.2 坐标系定义 |
3.3 非合作目标的状态方程与观测方程 |
3.3.1 状态方程及线性化处理 |
3.3.2 观测方程及线性化处理 |
3.4 非合作目标质量辨识 |
3.4.1 目标质量辨识 |
3.4.2 误差分析 |
3.5 仿真分析 |
3.5.1 初始参数设定 |
3.5.2 仿真流程设计 |
3.5.3 仿真结果 |
3.6 本章小结 |
第4章 航天器规避障碍姿态机动在线最优控制 |
4.1 引言 |
4.2 基于SGC的航天器避障距离最优姿态规划 |
4.2.1 服务航天器系统物理模型及动力学约束 |
4.2.2 障碍区建模 |
4.2.3 基于SGC的距离最优姿态路径规划 |
4.2.4 仿真分析 |
4.3 基于形函数方法的航天器快速在线避障姿态规划 |
4.3.1 动力学约束和避障约束 |
4.3.2 基于Bezier形函数的快速在线姿态轨迹规划方法 |
4.3.3 基于FFS形函数的的快速在线姿态轨迹规划方法 |
4.3.4 仿真分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于DRL算法的非合作目标抓捕控制策略 |
5.1 引言 |
5.2 坐标系定义 |
5.3 DRL控制策略基本原理及DDPG算法模型 |
5.3.1 DRL控制策略基本原理 |
5.3.2 DDPG算法模型 |
5.4 基于前演训练策略的DDPG控制算法 |
5.5 仿真分析 |
5.5.1 仿真初值及抓捕条件 |
5.5.2 仿真结果 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)多移动机器人调度系统的任务调度与路径规划(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 移动机器人路径规划研究现状 |
1.2.2 多机器人任务调度研究现状 |
1.3 本文研究内容及论文结构 |
2 移动机器人调度实验系统构成 |
2.1 实验移动机器人 |
2.1.1 移动机器人平台 |
2.1.2 激光雷达与相机传感器 |
2.1.3 位姿识别标靶 |
2.2 无线通讯的实现 |
2.3 软件架构与开发平台 |
2.3.1 系统软件架构 |
2.3.2 软件开发平台 |
2.4 本章小结 |
3 移动机器人路径规划 |
3.1 环境地图模型构建 |
3.1.1 二维环境地图模型 |
3.1.2 即时定位与地图构建技术 |
3.1.3 栅格地图构建 |
3.2 全局路径规划算法与路径优化方法分析 |
3.2.1 全局路径规划算法 |
3.2.2 Berzier曲线路径优化方法 |
3.3 靠右全局路径规划方法研究与设计 |
3.3.1 全局路径规划问题分析 |
3.3.2 拓扑地图创建 |
3.3.3 靠右全局路径规划方法流程设计 |
3.3.4 靠右全局路径规划方法具体实现 |
3.4 预防碰撞 |
3.4.1 实验移动机器人目标识别 |
3.4.2 位姿估计与预防碰撞处理 |
3.5 本章小结 |
4 多移动机器人任务调度 |
4.1 多移动机器人任务调度系统 |
4.1.1 移动机器人搬运任务描述 |
4.1.2 多移动机器人控制方式与任务调度 |
4.1.3 多移动机器人任务调度系统框架 |
4.2 实时任务分配方法研究与设计 |
4.2.1 多机器人任务分配问题 |
4.2.2 多机器人任务分配模型 |
4.2.3 拍卖算法相关理论 |
4.2.4 基于拍卖算法的实时任务分配方法设计与实现 |
4.3 任务调度管理平台实验软件 |
4.3.1 实验软件总体框架 |
4.3.2 实验软件设计与实现 |
4.4 本章小结 |
5 实验验证 |
5.1 路径规划实验 |
5.2 任务调度实验 |
5.3 移动机器人调度实验系统运行实验 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(7)基于遗传算法的移动机器人平滑路径规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 路径规划国内外研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
1.4 本章小结 |
第2章 机器人路径规划数学模型 |
2.1 路径规划问题描述 |
2.2 路径规划环境模型 |
2.2.1 环境建模方法分类 |
2.2.2 栅格地图模型的建立 |
2.3 路径规划算法模型 |
2.3.1 遗传算法 |
2.3.2 蚁群算法 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于遗传算法的机器人平滑路径规划 |
3.1 遗传操作 |
3.2 Bezier优化算子 |
3.3 自适应调节适应度函数 |
3.4 平滑路径规划算法 |
3.4.1 算法步骤及流程 |
3.4.2 实验及分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 改进遗传算法的机器人平滑路径规划 |
4.1 问题描述 |
4.2 遗传操作 |
4.3 改进遗传的平滑路径规划算法 |
4.3.1 改进后算法的步骤及流程 |
4.3.2 实验及分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 融合遗传蚁群的机器人动态路径规划 |
5.1 状态转移概率及信息素更新规则 |
5.2 遗传算子 |
5.3 平滑算子 |
5.4 改进遗传蚁群算法的动态路径规划 |
5.4.1 融合算法实现的步骤流程 |
5.4.2 环境地图的建立 |
5.4.3 实验及分析 |
5.5 小结 |
第6章 结论 |
6.1 结论 |
6.2 存在的问题与下一步的研究计划 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
(8)拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 拆除机器人国内外发展现状 |
1.2.1 拆除机器人国外发展现状 |
1.2.2 拆除机器人国内发展现状 |
1.3 关节型机器人轨迹规划技术国内外研究现状 |
1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
第2章 拆除机器人基本结构与工作范围 |
2.1 拆除机器人基本结构和特点 |
2.2 机器人位姿描述数学理论基础 |
2.2.1 机器人位姿描述 |
2.2.2 机器人位姿变换 |
2.3 拆除机器人液压油缸长度与关节转角的转换 |
2.4 拆除机器人工作范围 |
2.5 本章小结 |
第3章 拆除机器人机械臂运动学分析 |
3.1 拆除机器人形态空间描述 |
3.2 建立拆除机器人D-H连杆坐标系 |
3.3 正运动学问题解析 |
3.4 逆运动学问题解析 |
3.4.1 通用数值法求逆解 |
3.4.2 改进几何法求逆解 |
3.5 机械臂运动学仿真验证 |
3.5.1 机器人工具箱RTB简介 |
3.5.2 正运动学解验证 |
3.5.3 逆运动学解验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 拆除机器人工具对接过程轨迹规划 |
4.1 机器人轨迹规划概述 |
4.2 拆除机器人工具对接路径分析 |
4.3 关节空间轨迹规划 |
4.3.1 关节空间3-3-3次多项式分段轨迹规划 |
4.3.2 关节空间4-4-5次多项式分段轨迹规划 |
4.3.3 关节空间5-5-5次多项式分段轨迹规划 |
4.4 笛卡尔空间轨迹规划 |
4.4.1 Bezier曲线 |
4.4.2 笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划 |
4.5 基于Simscape Multibody的轨迹规划仿真 |
4.5.1 Simscape Multibody工具箱简介 |
4.5.2 搭建可视化仿真平台 |
4.5.3 轨迹规划仿真 |
4.6 本章小结 |
第5章 拆除机器人工具对接实时监测系统设计与实现 |
5.1 拆除机器人工具对接实时监测系统总体设计 |
5.2 硬件选取 |
5.2.1 位移传感器选取 |
5.2.2 数据采集卡选取 |
5.2.3 相机选取 |
5.3 软件实现 |
5.3.1 基于Apriltag的工具位姿检测 |
5.3.2 基于Rviz工具箱的3D动画显示 |
5.3.3 通信方式 |
5.4 实验测试 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者攻读学位期间的科研成果 |
致谢 |
(9)机器人焊接作业状态空间的建模、分析及优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 焊接机器人研究现状 |
1.2.2 焊接机器人作业轨迹 |
1.2.3 流形与机器人 |
1.2.4 图论与机器人 |
1.3 本文主要研究内容与章节安排 |
第二章 焊接作业位形空间的数学表示 |
2.1 空间参数曲线 |
2.1.1 参数曲线的基本表示 |
2.1.2 参数曲线的切矢与弧长 |
2.1.3 曲率与挠率 |
2.1.4 曲线上的标架 |
2.2 自由曲线 |
2.2.1 Bezier曲线 |
2.2.2 B样条曲线 |
2.2.3 NURBS样条曲线 |
2.3 焊缝的数学表示 |
2.3.1 插值与拟合 |
2.3.2 插值样条曲线 |
2.4 焊缝对焊条的约束关系 |
2.4.1 薄板对薄板的焊缝 |
2.4.2 厚板对厚板的焊缝 |
2.4.3 其他焊缝 |
2.5 S型曲线 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于流形的焊接作业空间建模 |
3.1 焊接作业空间的微分流形特征 |
3.1.1 微分流形 |
3.1.2 焊接作业空间的流形特征 |
3.2 焊接作业空间受约束的流形结构 |
3.3 焊接作业空间的分解与优化问题 |
3.3.1 焊接作业空间的分解 |
3.3.2 M空间优化的问题 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于图论的空行程路径优化 |
4.1 焊位流形的图结构 |
4.1.1 焊位流形的无向图表示 |
4.1.2 焊位流形带权图表示 |
4.2 焊位流形图上的优化问题 |
4.2.1 全焊接路径的TSP优化 |
4.2.1.1 Prim算法 |
4.2.1.2 Kruskal算法 |
4.2.1.3 两种算法的比较 |
4.2.2 一个全路径优化实现的案例 |
4.2.3 问题与分析 |
4.2.4 适合于Prim算法的路径编码 |
4.3 局部焊接路径优化 |
4.3.1 Dijkstra算法 |
4.3.2 一个案例 |
4.4 本章小结 |
第五章 广数机器人焊接编程的应用 |
5.1 广数工业机器人简介 |
5.1.1 焊接工业机器人组成 |
5.1.2 焊接机器人的运动学原理 |
5.2 广数机器人的焊枪控制要点 |
5.2.1 焊枪与焊缝的关系 |
5.2.2 焊枪与焊缝的要点 |
5.3 广数离线编程系统实现 |
5.3.1 离线编程系统功能模块 |
5.3.2 离线编程软件界面设计 |
5.4 CAD模型处理方法 |
5.4.1 焊缝提取 |
5.4.2 焊缝的曲线表示 |
5.5 实施离线编程 |
5.6 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他成果 |
(10)无人驾驶清扫车运动规划与实验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究背景与意义 |
1.2 国内外无人驾驶研究现状 |
1.3 无人驾驶车辆运动规划技术国内外研究现状 |
1.3.1 基于图搜索的规划方法 |
1.3.2 基于采样的规划方法 |
1.3.3 基于曲线插值的规划方法 |
1.3.4 基于人工势场法的规划方法 |
1.4 铰接式车辆运动规划技术国内外研究现状 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 无人驾驶清扫车系统方案与运动规划设计 |
2.1 关键问题描述 |
2.2 无人驾驶清扫车系统方案设计 |
2.2.1 软件架构设计 |
2.2.2 硬件平台架构设计 |
2.3 无人驾驶清扫车运动规划分析与设计 |
2.3.1 运动规划的研究内容 |
2.3.2 清扫车运动学模型及转向半径分析 |
2.3.3 无人驾驶清扫车运动规划总体框架设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 无人驾驶清扫车轨迹规划 |
3.1 无人驾驶清扫车轨迹规划约束分析 |
3.1.1 车辆运动学约束 |
3.1.2 轨迹约束 |
3.1.3 边界条件约束 |
3.1.4 防碰撞约束 |
3.2 基于模型预测的轨迹规划 |
3.2.1 基于参考路径均匀状态采样 |
3.2.2 基于模型预测的轨迹生成 |
3.2.3 轨迹评价 |
3.3 基于自适应预瞄距离的Pure Pursuit控制系统设计 |
3.3.1 清扫车轨迹纯跟踪模型 |
3.3.2 自适应预瞄距离设计 |
3.4 本章总结 |
第四章 无人驾驶清扫车速度规划 |
4.1 清扫车速度规划的问题描述及约束 |
4.1.1 问题描述 |
4.1.2 速度规划约束分析 |
4.2 基于改进的梯形速度规划算法设计 |
4.2.1 梯形速度规划分析 |
4.2.2 梯形速度加减速段改进分析 |
4.2.3 改进梯形速度规划算法的总体框架 |
4.2.4 静动态障碍物的速度规划 |
4.3 基于抗积分饱和PID纵向速度控制器设计 |
4.3.1 抗积分饱和PID速度控制器设计 |
4.3.2 加速制动切换策略 |
4.4 本章小结 |
第五章 无人驾驶清扫车运动规划实验与分析 |
5.1 无人驾驶清扫车实验平台及系统方案分析 |
5.2 无人驾驶清扫车运动规划实验方案设计 |
5.2.1 运动规划实验工况设计 |
5.2.2 清扫路线的制定 |
5.3 无人驾驶清扫车运动规划实车实验与分析 |
5.3.1 无人驾驶清扫车运动规划定速作业工况 |
5.3.2 无人驾驶清扫车运动规划直道避障工况 |
5.3.3 无人驾驶清扫车运动规划弯道避障工况 |
5.3.4 无人驾驶清扫车运动规划遇障停车工况 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 不足与工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
四、最短Bezier曲线研究(论文参考文献)
- [1]水稻插秧机自主作业路径规划算法研究[D]. 凌雯雯. 天津职业技术师范大学, 2021(06)
- [2]基于融合Bezier优化遗传算法的路径规划[J]. 刘洋,马建伟,臧绍飞,闵义博. 控制工程, 2021(02)
- [3]数控加工微小线段平滑过渡及速度前瞻控制研究[D]. 兰欣. 华侨大学, 2020(01)
- [4]基于Bezier曲线的连续推力机动轨道设计[D]. 潘晓东. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]空间机械臂抓捕非合作目标的辨识、规划及控制策略研究[D]. 孙康. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]多移动机器人调度系统的任务调度与路径规划[D]. 刘斌祺. 大连理工大学, 2020(02)
- [7]基于遗传算法的移动机器人平滑路径规划研究[D]. 刘洋. 河南科技大学, 2020
- [8]拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究[D]. 段伟雄. 南华大学, 2020(01)
- [9]机器人焊接作业状态空间的建模、分析及优化[D]. 张桂娟. 佛山科学技术学院, 2020(01)
- [10]无人驾驶清扫车运动规划与实验研究[D]. 崔卫卫. 合肥工业大学, 2020(02)