针对如何降低冗余度或超冗余度机械臂轨迹优化复杂度的问题,提出了一种含约束的能耗最优机械臂轨迹规划方法。基于拉格朗日动力学对冗余度机械臂进行动力学建模,并利用均匀5次B样条函数来构建运动轨迹。为了提高轨迹优化的计算效率,通过在成本函数计算中处理运动学和动力学约束,设计了新的惩罚算法,以避免在所有约束都不满足的情况下运行逆动力学模型;在运行逆动力学模型进行轨迹优化之前,引入了一种新的虚拟连杆概念来替换所有冗余连杆,以消除物理上不可能的配置;同时在3自由度冗余度机械臂上对所提方法进行了实验验证。结果表明,仿真和实测获得了相同的预期最优轨迹跟踪性能,且轨迹优化后的能耗显著降低了约56.32%,验证了所提轨迹规划优化方法的有效性。

针对数学特性要求严格且现有约束处理方法无法有效解决的决策空间离散分布多目标优化问题,提出一种求解决策变量离散分布的多目标进化算法。首先设计一个满足区间离散解的个体产生器,指引种群的搜索方向;然后针对常规约束违反度计算方法无法适用于决策变量离散约束的情况,提出了一种区间离散约束违反度的计算方法,并将满足决策变量离散约束的个体使用改进可行性规则来处理常规的等式约束和不等式约束;最后对考虑决策变量区间离散模型和未考虑决策变量区间离散模型进行仿真比较。结果表明,在相同的仿真条件下,使用本文处理决策变量离散分布的算法,直接在有定义的变量区间循环产生个体,提高了算法的效率,并且满足可行域的非支配个体明显比未考虑区间离散约束的个体数量多,分布均匀性好。

放顶煤液压支架是现代化高产高效矿井中综合机械化采煤的关键设备之一，其安全性和可靠性直接决定着综采技术的成败。随着计算机技术的发展，有限元方法虽已广泛应用于液压支架设计的各方面，但是在支架的分析中仍存在诸多难点，销轴联接就是其中之一。有关销轴联接问题的处理方式主要有三种，即约束方程法、耦合自由度法和接触法。针对液压支架试验销轴联接部位位移较小的特点，也有人提出了粘结成一个整体的处理方式。本文主要对比分析了以上几种处理方式，以飨读者。