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虚拟装配中自动路径规划的研究与实现

虚拟装配中自动路径规划的研究与实现

作者：刘江山杭州电子科技大学

学位级别：硕士

装配动画可以非常直观地指导装配过程，并能大幅度提高产品装配设计以及生产的效率。然而，装配动画的合成需要繁琐的交互过程，而且要求工艺师具有比较深入的计算机动画制作方面的技术，而目前多数装配设计工艺师并不具备这样的能力。... 详细信息

装配动画可以非常直观地指导装配过程，并能大幅度提高产品装配设计以及生产的效率。然而，装配动画的合成需要繁琐的交互过程，而且要求工艺师具有比较深入的计算机动画制作方面的技术，而目前多数装配设计工艺师并不具备这样的能力。传统的虚拟装配动画，可以由制作者预先录制各零部件装配时的运动路径并保存到一个文件中，然后在程序中读取该文件所保存的路径信息，以实现装配动画的快速生成和浏览，但此方法工作量极大，而且极易出现与其他零部件发生干涉碰撞的问题，特别是在场景比较复杂的情况下，难以得到较理想的效果。而且，在大多数装配中，装配的先后顺序相对于装配的路径显得更为重要。鉴于上述原因，通过计算机程序算法来自动搜索装配路径，以便快速得到装配动画具有十分广泛的应用前景。在只给定待安装组件的三维设计模型（对应各组件安装好的位置），以及装配先后顺序的情况下，可逐个拆解各组件，对每个组件，从其终点开始，搜索一条较优的路径（即拆解路径），使其能较快、无碰撞（或者极少碰撞）地运动到整个场景的包围盒的外边界。将拆解路径反向，即为该组件的装配路径。本文的自动路径规划的系统功能模块有2个部分：模型加载及处理模块、自动路径规划模块。模型加载及处理模块包括2部分：模型读取、模型三角形获取。自动路径规划模块包括2部分：单层次装配中的自动路径规划和多层次装配中的自动路径规划，其中单层次装配中的自动路径规划包括预处理、改进的A*算法用于自动路径规划。本文提出了一种改进的A*算法，用于虚拟装配中的自动路径规划。改进的A*算法，是在原A*算法的基础上，在访问每个结点时，先作一次“大跨度移出场景包围盒”的试探，并对每次邻域搜索的可选解按优、差两种情况处理，以便快速找到较优解。该算法计算简单，能较好地满足实际应用的需要。同时，本文对虚拟装配中自动路径规划的方法和关键技术进行了深入分析，特别是针对复杂的多层次装配，获得了快速、实时、可并行的装配仿真动画，并搭建了一个实用的虚拟装配自动路径规划系统。

关键词：装配动画装配路径改进的A*算法自动路径规划单层次装配多层次装配

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RF航段自动路径规划研究

现代计算机 2021年第24期27卷 89-92,99页

作者：任思潜吴娟中国民用航空飞行学院飞行技术学院广汉618307

针对复杂地形机场人工设计RF航段难度大、效率低等问题,提出了一种基于改进A^(*)算法的RF航段自动路径规划方法。首先运用余弦相似度法与点云图像处理算法对机场附近60海里范围内的地形障碍物特征进行提取。其次,依据规章规定利用改进A^... 详细信息

针对复杂地形机场人工设计RF航段难度大、效率低等问题,提出了一种基于改进A^(*)算法的RF航段自动路径规划方法。首先运用余弦相似度法与点云图像处理算法对机场附近60海里范围内的地形障碍物特征进行提取。其次,依据规章规定利用改进A^(*)算法建立RF航段自动路径规划模型。最后将搜寻的RF航段与现有的RF航段路径及路径长度进行了比对,结果表明,改进的A^(*)算法所规划的RF航段是最优化的,能够满足相关约束条件。

关键词： RF航段障碍物特征提取自动路径规划改进A^(*)算法

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虚拟装配中自动路径规划算法的研究

杭州电子科技大学学报（自然科学版） 2012年第6期32卷 93-96页

作者：刘江山王毅刚王辉潘万彬杭州电子科技大学图形图像所浙江杭州310018

装配动画可以直观地指导装配过程,大幅度提高产品装配设计与生产的效率。该文提出了一种实用的装配动画自动生成方法,改进了三维A*路径搜索算法,对原来的A*算法,在访问每个结点时,先作一次大跨步移出场景包围盒的试探,并对每次邻域搜索... 详细信息

装配动画可以直观地指导装配过程,大幅度提高产品装配设计与生产的效率。该文提出了一种实用的装配动画自动生成方法,改进了三维A*路径搜索算法,对原来的A*算法,在访问每个结点时,先作一次大跨步移出场景包围盒的试探,并对每次邻域搜索的可选解按优、差两种情况处理,以便快速找到较优解。给定待安装组件的三维模型以及装配先后顺序后,该文的方法能够搜索得到各组件安装时的较优路径,然后产生自动装配的动画。实验结果表明,该算法计算简单,较好满足了实际应用的需求。

关键词：虚拟装配自动路径规划大跨步移出场景包围盒

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水污染无人机监测平台控制算法研究

水污染无人机监测平台控制算法研究

作者：汪梦真太原理工大学

学位级别：硕士

环境问题一直是国家及群众较为关切的问题,特别是近些年来,各种环境问题爆发,更是使得人们意识到环境问题已然是不可小觑。而在各种环境问题中,水环境是人民生活不可或缺的一部分,但水污染事件却常有发生,严重的甚至会影响到人民的吃水... 详细信息

环境问题一直是国家及群众较为关切的问题,特别是近些年来,各种环境问题爆发,更是使得人们意识到环境问题已然是不可小觑。而在各种环境问题中,水环境是人民生活不可或缺的一部分,但水污染事件却常有发生,严重的甚至会影响到人民的吃水问题。特别是对于突发性的水环境污染情况,往往会在短时间造成极为恶劣的影响。如果在环境问题发生时,就能第一时间掌握水污染的各种情况,将有利于环保部门及时对水污染进行治理。故基于此问题,本文提出了一种全时空水域污染物态势智能感知系统,该系统致力于能在最短时间内做好水污染的应急监测工作,其具体功能如下:(1)污染物浓度实时在线测量。以无人机作为载体,将光源、光纤、光谱仪、通信模块等设备搭载在无人机上,通过控制光谱仪采集各处污染水源的吸收光谱,然后将光谱数据回传至数据处理后台,最后由后台对数据进行处理,计算污染物的相对浓度。(2)智能规划无人机的采样路径。在发生水污染后,短时间内定位出污染源的位置,可使得水污染治理事半功倍。以强化学习的方式控制无人机的采样路径,将在线测量的污染物浓度结果实时作为状态,送至强化学习网络,利用强化学习强大的决策能力制定无人机的采样路径,使得无人机能在最短时间内准确定位出污染源的位置。(3)污染物扩散趋势智能预测。根据目前已掌握到的水污染扩散的情况,设计并训练预测网络,从而实现一段时间内的污染物扩散趋势的预测,以此提高对突发性水环境污染的可预测及可控能力。(4)数据实时反馈。将光谱仪远程采集的数据、无人机的采样路径,以及网络预测的污染物扩散趋势等数据进行整理,然后将其以界面形式作为展示,并根据后台数据实时刷新,实现监测过程的全程可视化。

关键词：自动路径规划光谱数据处理强化学习智能感知与控制水质监测

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基于人工势场法的管件切割路径规划

电焊机 2009年第4期39卷 39-41页

作者：秦福焱杨文玉程学刚张弢华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 江苏省焊接自动化工程中心技术研究中心江苏昆山215301 昆山工研院工业机器人研究所有限公司江苏昆山215300

大型船厂对管件的切割焊接中,采用机械臂的自动切割、焊接及其编程规划问题是亟待解决的问题。阐述了基于人工势场的割枪切割管件的运动路径规划方法。在切割路径规划中,定义引力函数和斥力函数,通过MATLAB科学计算程序实现了所提出规... 详细信息

大型船厂对管件的切割焊接中,采用机械臂的自动切割、焊接及其编程规划问题是亟待解决的问题。阐述了基于人工势场的割枪切割管件的运动路径规划方法。在切割路径规划中,定义引力函数和斥力函数,通过MATLAB科学计算程序实现了所提出规划算法,并应用于Kuka机器人。仿真结果表明,所规划的机器人末端轨迹的准确性和可行性。

关键词：人工势场法管件切割自动路径规划

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“智”理杂草——高效便捷的草地修建工

河北农机 2023年第21期 13-15页

作者：董帆刘雨涵王佳宝张博徐琳河北农业大学

家庭绿地的规模不断扩大,草坪的修建和维护已经成为一项非常艰巨的任务。我国现在还是以人工半自动化的燃料式割草机修剪草坪,而割草机的使用会带来噪声和废气等污染。针对以上问题,本研究团队设计了一种四轮四驱草坪机器人。该机器人... 详细信息

家庭绿地的规模不断扩大,草坪的修建和维护已经成为一项非常艰巨的任务。我国现在还是以人工半自动化的燃料式割草机修剪草坪,而割草机的使用会带来噪声和废气等污染。针对以上问题,本研究团队设计了一种四轮四驱草坪机器人。该机器人由行走系统、割草机构、传感系统、显示系统组成,机器人通过搭载单目摄像机对目标草坪区域进行图像获取,再将图像识别数据发送至树莓派进行灰度转换、二值化处理、形态学运算处理和草坪边界线提取等处理,实现边界提取和识别。并通过STC89C52单片机进行控制。草坪机器人具有自动规划割草路径、噪音小、节能无污染的优点,克服了传统割草机工作繁重、枯燥、噪音大、污染环境等缺点。并带有灯光调节和音乐播放等娱乐功能,在保证实用性的基础上又增加了园林机器人的娱乐性。

关键词：草坪机器人颜色识别智能控制自动路径规划休闲娱乐

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用于自由曲面内区域缝隙尺寸的快速检测系统

计量学报 2018年第B12期39卷 38-44页

作者：徐健陶磊颜宇蒋聪钟华重庆市计量质量检测研究院重庆401121

针对自由曲面内区域缝隙的三维几何特征,建立了将三维激光扫描技术与虚拟环境引导定位结合的缝隙尺寸快速测量系统。该系统基于已获取的缝隙截面的关键特征点来约束线激光传感器的扫描视角和扫描深度,逐步调整实现区域缝隙轮廓的自动采... 详细信息

针对自由曲面内区域缝隙的三维几何特征,建立了将三维激光扫描技术与虚拟环境引导定位结合的缝隙尺寸快速测量系统。该系统基于已获取的缝隙截面的关键特征点来约束线激光传感器的扫描视角和扫描深度,逐步调整实现区域缝隙轮廓的自动采样获取;依据绝对差分值的相对变化量来识别定位关键特征点,并在全局坐标系下以非线性最小二乘法对其进行拟合处理,实现区域缝隙的形状描述和几何尺寸表达。为验证系统的精度和可靠性,对具有自由曲线-多尺度尺寸特征的缝隙标准件(200 mm×50 mm×32 mm)进行检测,结果显示:系统可在60 s内完成该区域缝隙的缝宽、缝深、面差检测,检测分辨力为5 μm、检测精度为25 μm;实际运行结果表明:该系统具有高自动性和高效性,能较好地满足在线生产中对自由曲面产品内缝隙尺寸的检测要求。

关键词：计量学自由曲面区域缝隙尺寸测量激光扫描自动路径规划

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便携式农机远程控制终端系统设计

便携式农机远程控制终端系统设计

作者：胡晓湖北工业大学

学位级别：硕士

随着农业现代化技术的快速发展,无人驾驶农机已成为智能化农机研究的热点,农机控制终端是无人驾驶农机的重要组成部分之一。现有的农机远程控制系统大多为PC机客户端,主要应用于室内,不易携带外出进行工作。本文将远程控制技术与Androi... 详细信息

随着农业现代化技术的快速发展,无人驾驶农机已成为智能化农机研究的热点,农机控制终端是无人驾驶农机的重要组成部分之一。现有的农机远程控制系统大多为PC机客户端,主要应用于室内,不易携带外出进行工作。本文将远程控制技术与Android技术相结合,开展便携式农机远程控制终端系统研究。其主要研究内容如下:首先,在分析国内外研究现状基础上,给出便携式农机远程控制终端系统总体设计方案,完成系统框架设计,以及终端系统的硬件选型。其次,研究便携式农机远程控制终端系统关键技术。包括基于串口通信实现终端与无人驾驶农机的通信协议,实现了无人驾驶农机的农机状态数据采集和远程控制;基于用户层通信接收坐标数据,完成坐标数据的处理和显示;以及基于坐标数据的自动路径规划算法。最后,完成便携式农机远程控制终端系统开发与实现。采用多线程模式,使用Java语言编程,实现了地图浏览、设备连接、工作区域显示、工作路径规划、远程控制、历史路径回放以及农机状态信息显示等系统的功能。经过实验室对其功能测试,系统使用正常,通信稳定,路径规划效率高,定位精度高,人机交互效果良好,基本满足系统设计需求。

关键词：便携式远程控制自动路径规划 Android开发

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蚁群算法在移动机器人中的应用研究

中国高新技术企业 2017年第9期 74-75页

作者：何小平湖南人文科技学院湖南娄底417000

移动机器人因为其在使用中的适应能力强、工作空间大等诸多优势,逐渐受到相关研究人员的重视,并且在近几年得到了很大的发展。文章首先介绍了移动机器人自动路径规划的相关概念,进而对蚁群算法的相关理论进行了分析,最后提出了蚁群算法... 详细信息

移动机器人因为其在使用中的适应能力强、工作空间大等诸多优势,逐渐受到相关研究人员的重视,并且在近几年得到了很大的发展。文章首先介绍了移动机器人自动路径规划的相关概念,进而对蚁群算法的相关理论进行了分析,最后提出了蚁群算法应用于机器人自动路径规划中的途径。

关键词：蚁群算法移动机器人自动路径规划模拟进化算法自动路径机率