基于约束通道的船舶装配拆卸双向RRT路径规划

为有效解决产品装配拆卸路径规划中的运动约束问题,提出了一种基于约束通道的随机探索树RRT路径规划算法.该算法在双向RRT算法的基础上,对采样过程进行引导,将RRT树的扩展节点限定在预先设置的约束通道中.仿真结果表明,该算法在提高搜索效率的同时,能够有效解决约束条件下的装配拆卸路径规划问题.     

基于C++二次开发的弧焊机器人离线编程3D打印制字研究

针对焊接机器人在线示教在复杂焊接路径规划方面的不足,市场化的通用离线编程软件价格又非常昂贵,二次开发了一种基于C++的机器人离线编程平面堆焊制字专用软件.利用TrueType Font矢量字库,编写字形轮廓轨迹的数据结构语言,包括字体格式、字形高度、始末点位置等信息,通过API函数Get Glyph Outline来获取字形轨迹的点位坐标.基于UVectorFornt的会话窗口,设计了友好的人机界面,输出机器人所能识别的dat和src文件.经现场焊接试验验证,该设计软件基本能够实现平面堆焊制字的目标,焊缝字形工整平滑,且二次开发成本较低.     

面向重大灾害的船舶应急物流运输线路规划方法

传统船舶物流运输线路规划方法,在重大灾害应急运输应用中,无法有效解决短时间内运输路径船舶运输点位冲突问题,导致短时间内无法完成冲突点交叉的最优路径规划计算,降低应急运输处理效率。因此,提出面向重大灾害的船舶应急物流运输线路规划方法。首先,根据应急运输线路对线路上的突出点位进行冲突点交叉点位评价,获得冲突点交叉评估数据;然后,根据评估数据建立应急物流运输线路规划模型。最后,对线路规划模型数据进行粒子群的最优量计算,获得最优规划线路,完成提出方法设计。通过仿真数据对比,证明提出方法具备短时间内完成运输线路的最优规划效果。     

基于改进RRT~*算法的无人艇全局避障规划

在水面无人艇全局避障规划领域,RRT~*算法及其改进方法规划的路径长度过长、转折过多,并且规划路径紧靠障碍物,不利于水面无人艇的安全行驶。针对此问题,本文提出一种新的基于线段定理和RRT~*算法(Line segment theorem-RRT~*)的LT-RRT~*算法。该算法对环境地图进行预处理,标示出障碍物周围危险区域,为无人艇与障碍物之间留出安全距离。再根据终点采样概率选取采样点,改善RRT~*算法由于全局采样引起的路径不稳定性。最后根据线段定理重新选取新节点和附近节点的父节点,跳过中间节点连接树节点,减少路径折点,最终生成相对平滑的避障路径。在相同环境下,将改进算法与现有算法避障规划效果进行比较分析,结果表明了LTRRT~*算法的有效性。     

船舶避碰路径规划研究综述

对船舶避碰模型和路径规划方法进行分类综述和评价,将评价碰撞危险的船舶避碰模型分为碰撞危险度模型和船舶领域模型,将现有的船舶避碰路径规划方法分为确定性方法和智能优化方法,并分别对其研究成果进行总结,分析船舶避碰路径规划发展趋势.     

基于人工鱼群算法的港口物流配送路径规划研究

针对原有港口物流路径规划方法在使用无法设定最优路线、造成运输成本较高的问题,引用人工鱼群算法,设计基于人工鱼群算法的港口物流配送路径规划方法。根据港口物流配送路径规划框架,设计港口需求点节点表现形式,并设定路径规划约束条件。根据约束条件结合VPR数学模型,完成配送路径规划模型的构建。引用人工鱼群算法将配送过程模拟为鱼群觅食过程,选定最优行进方向与距离,对上述设定路径规划模型展开优化。至此,基于人工鱼群算法的港口物流配送路径规划方法设计完成。构建实验环节,通过与原有方法规划结果对比可知,此方法规划结果路程缩短于原有方法,有效降低运输成本。综上可知,此方法路径规划能力优化原有方法。     

一种改进的嵌入式零树小波编码方法

基于小波变换的图像编码是一种有效的图像压缩方法,最著名的是Shapiro提出的小波零树编码方法.根据小波零树结构的重新分类和编码流程,对EZW算法进行了改进.仿真结果表明,在压缩比相同的情况下,该方法不仅能够在几乎不降低图像恢复质量的前提下提高了编码速度,压缩整体性能明显要优于EZW算法.     

基于kd-树的快速邻域分类方法

有关邻域粗糙集中信息粒化的研究大多以提升邻域分类准确率为目的,往往忽略了高效的邻域搜索策略对提升邻域分类方法时间效率的重要现实意义.为解决该问题,文中借助kd-树型邻域搜索策略,提出了一种基于kd-树的快速邻域分类方法 kdtree-NC,该方法在特征选择与邻域分类两阶段的信息粒化过程中,均采用kd-树搜索策略代替传统邻域分类方法 NC中的线性遍历搜索,很大程度上降低了NC处理大规模数据的时间消耗.在18组UCI数据集上的实验结果表明,与NC方法相比,kdtree-NC方法在特征选择和邻域分类上的时间效率都有显著提升.     

水面无人艇路径规划研究综述

水面无人艇近年来受到国内外专家学者越来越多的关注。为了总结分析USV现有路径规划方法及其优缺点,通过对USV路径规划研究进行分类综述和分析,从获取环境空间障碍物的方式,将USV路径规划分为基于海洋环境信息的全局路径规划和基于传感器信息的局部路径规划。总结基于各类研究方法的主要研究成果及其主要特点,剖析其存在的主要问题,阐明USV路径规划的研究思想和意义,提出USV路径规划今后可能的发展方向。     

基于模糊改进人工势场法的无人船路径规划研究

自主、高效巡航是对无人船提出的基本要求,为满足这一要求,需要为无人船配备路径规划系统.通过该系统,能够在无人船遇到障碍物时重新规划路径,使无人船避开障碍物,顺利到达目的地,完成任务.人工势场法是路径规划常用的一种方法,实际应用中发现该方法存在不足,为满足无人船路径规划需要,对人工势场法进行模糊改进.     

Path planning method for unmanned surface vehicle with controllable distance from obstacles北大核心CSCD

[目的]为了解决水面无人艇(USV)路径规划中安全性和平滑性方面的问题,提出一种与障碍物距离可控的USV路径规划方法。[方法]首先,结合雷达图像生成栅格化环境信息,利用维诺场算法(VFA)为每个栅格添加危险势场并建立航行界限;其次,建立与航行界限关联的危险度函数对A^(*)算法的评价函数进行改进,利用改进的A^(*)算法进行路径规划;最后,针对航行路径转向角较大的问题,采用梯度下降法(GDM)进行航行路径的平滑处理,得到满足USV实际航行要求的连续平滑路径。[结果]仿真结果表明,所提路径规划方法通过设置不同的航行界限可以实现路径与障碍物之间距离的控制且平滑性符合航行要求。[结论]该方法在USV路径规划过程中具有一定的合理性和有效性,可为USV自主避障决策提供参考。     

船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统设计

针对船体小组立结构件，基于三维点云数据，利用点云和图像处理算法，完成船体小组立结构件的三维扫描、焊缝识别和焊缝拓扑结构分析。基于片体智能化焊接流水线，构建船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统。该系统具备对一般筋板类型结构件与交叉类型结构件的焊前扫描、焊缝识别、机器人焊接路径规划和机器人焊接作业生成等功能，经实际验证，可为片体智能焊接流水线实现船体小组立结构件智能化焊接提供准确的视觉信息与作业信息。     

基于AQPSO算法的圆碟形水下滑翔机路径规划

为解决复杂海洋环境影响下圆碟形水下滑翔机的路径规划问题,采用多黏性Lamb涡叠加方法模拟洋流环境模型。以最小能量消耗为优化目标,结合B-spline方法生成光滑的曲线路径,采用自适应性基于量子行为的粒子群优化算法对圆碟形水下滑翔机的路径选择进行优化求解。将该算法与粒子群优化算法和基于量子行为的粒子群优化算法相对比,仿真结果验证了各算法在求解航行路径问题方面的有效性。此外,基于能耗最优原则分析各算法的适用性。     

船舶中组立结构机器人焊接工艺参数规划

针对船舶中组立结构机器人焊接工艺参数规划的问题，对设计软件导出的工件及焊缝信息进行处理，构建机器人焊接工艺数据库，对焊缝特征进行智能化识别，完成基于特征的焊缝焊接工艺匹配。机器人焊接工艺参数规划可有效提升复杂情况下的船舶中组立结构焊接程序规划设计效率。     

环境地图的格栅化及路径规划研究

电子海图中的海洋环境地理信息通常由复杂几何图形构成,在路径规划时需要建模处理,格栅化是最常用的处理方法。本文针对实际环境中的路径规划问题,分析环境地图格栅化对路径规划的影响,并介绍A^*算法在栅格地图路径规划中的应用。以某海域环境为例,对不同尺度下的栅格地图进行路径规划对比分析。研究表明,环境地图的格栅化会显著提高路径规划的效率,但是过大的网格尺度会破坏规划空间的连通性。合理地调节障碍物边界处的等效网格设置,可以保证路径规划空间的连通性,在提高路径规划效率和成功率的同时,并不会影响规划路径的最终结果。     

交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人（Interactive Water Sanitation Vehicle，IWSV）在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物，提出一种将基于采样的快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Tree，RRT）算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标，利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角，基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围，对更优的RRT*算法中的随机采样过程进行进一步优化，得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景，引入抗积分饱和比例积分微分控制（Proportional Integral Differential Control，PID Control）法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性，基于到达时间（Time of Arrival，TOA）定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明，该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT*算法路径规划效果更优，可靠性更好，可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求，且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。     

水下采油树钢结构焊接残余应力消除

本文根据中国南海某气田开发项目水下采油树的应用环境及应用要求 ,对水下采油树钢结构焊接所产生的残余应力的机理、分布规律及其影响因素进行了分析,并阐述了控制水下采油树钢结构焊接残余应力的主要工艺解决措施。此基础上,将其应用于国产化备用采油树项目,满足了产品的应用要求。     

Workspace analysis to generate a collision-free torch path for a ship welding robot

We propose a method to determine the optimal initial location and to generate torch paths for a ship welding robot with 6 degrees of freedom (DOF). The optimal initial location is determined using an objective function, which is set up by combining constraints on the torch posture, manipulability, and the range of each joint angle to avoid collisions. A genetic algorithm (GA) is used to optimize the objective function because it does not require additional derivatives. After the initial location is determined, torch paths are generated by interpolating the starting point, endpoints and torch postures using inverse kinematics. Our method can be applied to automate the welding job for each block during ship building, irrespective of the shape of the robots, by changing the objective function.     

基于RRTConCon算法的船舶装配拆卸高斯采样路径规划

船舶舱室内的零部件在进行装配拆卸时,需要依据正确可行的路径进出装配体,通常采用路径规划的方法确定拆装路径。针对RRTConCon算法是采用随机采样的方法选取位姿点,在解决船舶舱室内狭窄通道的路径规划上效率不高的问题,提出了一种基于高斯采样的RRTConCon算法(RRTGaussion),采用高斯分布函数进行分区采样:在大的开阔区域设置较少的采样点,在复杂区域或狭窄通道设置较多的采样点,然后进行局部规划,找出拆装路径。通过在虚拟环境中对该算法进行仿真验证,结果表明,该算法在解决船舶舱室中狭窄通道的路径规划问题上效率高于RRTConCon算法。     

机器人智能焊接技术在甲板片体框架结构上的应用

针对甲板片体框架结构特点和机器人智能化焊接工艺要求，在合理的甲板片体分段划分基础上，综合运用机器人智能控制、离线编程、焊接工艺数据库和视觉识别等技术，完善机器人焊接作业流程，优化机器人焊接分段作业顺序，提高机器人焊接可达性，可进一步提高甲板片体框架结构机器人智能焊接技术应用水平。