并联机器人是一种具有高载荷自重比的封闭式运动结构,针对并联机器人运动控制和NURBS轨迹问题进行了深入的研究,首先从并联机器人的逆运动学问题进行了解析方法的求解。其次,针对正运动学(FKP)在数学上是难以解决问题,提出了一种多层感知器进行反向传播学习的神经网络进行实时求解。再次,开发了基于NURBS的通用插补器,它可以处理任何类型的几何图形使得机器人运动轨迹平滑。最后利用实验验证了运动学和NURBS曲线求解并联机器人模型的正确性。该策略在少数迭代和很少执行时间内,位置和方向参数的精度分别接近0.01mm和0.01°,验证了算法的有效性和正确性。

介绍了目前复杂曲线加工的现状,以及利用NURBS曲线进行复杂曲线加工的优势,同时提出了对NURBS曲线双向插补过程中正反向减加速阶段以及匀速阶段一种改进的误差圆整的算法。对NURBS曲线进行实时的双向插补时,在双向的加速度到达最大之前,插补数据正向输出,反向储存,经过这个阶段以后,需要对剩余的弧长进行正向速度规划和插补,包括S曲线加减速算法中的减加速阶段,匀速阶段,加减速阶段,经过前一阶段插补,三个阶段对应的时间T3、T4、T5已经计算获得,然而,无法保证T3、T4、T5的总和是插补周期T的整数倍,即存在圆整误差问题。传统的圆整误差算法满足了位移补偿要求,而将位移误差控制在可允许范围即1e-5mm之内,仅仅满足了插补速度平滑衔接的必要条件,还要考虑插补过程的加速度。因此,提出了一种NURBS双向插补中改进的误差圆整策略,并对其进行仿真。...

对于液压缸缸筒内壁的激光熔覆再制造,在加工环境和扫描路径等方面与常规激光熔覆有着较大的区别。尤其是激光熔覆的工作环境位于缸筒内腔,在激光熔覆过程中一些没有被完全利用的粉末不能及时排出到工作环境之外,在缸筒内壁积累的粉末会直接影响到内壁熔覆效果。为此采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线的路径规划。结果表明,在激光功率为1600 W、扫描速度为6 mm/s、送粉速率为12 g/min及NURBS曲线规划的路径下制备的熔覆层组织结构致密、无缺陷,证明NURBS曲线等弧长插补方法是一种可行的轨迹规划方法。

针对曲线轮廓度误差评定存在的问题，提出对设计点插值反算出轮廓的三次非均匀有理B样条（NURBS）理想曲线的方法，建立自由曲线轮廓度误差计算的数学模型．应用微粒群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）计算测量点到理想曲线的最短距离，准确评定曲线轮廓度的误差．采用Matlab软件实现自由曲线轮廓度误差评定的可视化，使得被测量的几何特征更加直观．实验结果表明，所用方法计算速度快、所得结果精度高．

随着电梯梯速的提高,轿厢受到的气动阻力和升力越来越大,这不仅制约着梯速的进一步提高,也成为影响电梯舒适性和安全性的关键因素。为优化电梯的气动性能,利用NURBS曲线构建了包括导流罩、轿厢、对重和井道的电梯系统参数化模型。以气动阻力系数Cd和气动升力系数Cl为优化目标,利用敏感性分析筛选出对优化目标影响最大的4个关键设计参数。通过网格独立性检验选取合适的仿真计算网格,为缩短计算时间,结合最优空间填充设计的样本点建立Kriging模型对导流罩进行多目标优化,得到一系列Pareto解,并对优化前后导流罩的气动性能进行了对比分析。结果表明,降低导流罩侧面和后部凸凹度,增大导流罩总高和后部高,可以改善电梯系统的气动性能,优化后导流罩的Cd减小26.67%,Cl减小34.27%,并且在不同梯速下具有较好的适用性。

航空液压壳体管路相互交叉、结构复杂、加工难度大、加工周期长,为了突破传统加工方式的限制,需对其进行面向3D打印的造型设计优化。通过基于NURBS的曲线、曲面算法建立一套适用于液压壳体管路的造型优化方法,采用边线提取方法得到特征线,依据尽可能减小流阻和能量损失的原则进行管路走向设计。以体现3D打印技术优势为目标,以实现产品功能为约束,进行液压壳体管路造型优化,并进行流体仿真分析验证。结果表明:优化后的Z形管路最大局部压力减小99.8%,负压区明显减少,流速降低;优化后的液压壳体表面压力分布更均匀,压力损失减少53.2%,壳体性能得到显著提升。

为提高涂胶的质量与效率,借助SolidWorks二次开发接口,设计一种涂胶机器人离线编程系统。针对具有非均匀有理B样条曲线(NURBS)的工件轮廓的涂胶,研究一种NURBS插补算法,与粗精路径点提取方法相结合,能够实现涂胶过程规避障碍物;利用C#.NET结合OpenGL开放图形库实现了仿真环境;以ZZRT-608六自由度机器人作为机械系统、ZMC406作为控制系统搭建了实验平台。以典型的鞋样涂胶工件为测试对象进行实验验证,与KUKA机器人手动示教编程作对比,结果表明:该离线编程系统在效率上提高了30%~50%,涂胶轨迹更加均匀,能够更好地满足高精度生产需求。

为提高锥齿轮加工精度，提出数字化滚检新方法。首先对三次NURBS曲线进行研究，推导出解NURBS曲线控制顶点的线性方程组。由曲线过渡到曲面，给出一对直齿锥齿轮参数，利用双三次NURBS曲面拟合齿面，并分析重构齿面过程中型值点、节点矢量、边界条件对拟合精度的影响，最后计算出拟合误差，分析可知误差较小，可以用拟合齿面代替真实齿面。该方法为数字化齿轮设计与制造提供便利。

针对移动机器人路径规划过程中存在易陷入局部最优、规划质量差和规划效率低等问题，提出一种结合入侵杂草算法和NURBS算法的混合路径规划方法。首先，根据路径规划要求建立目标函数，并将规划问题转化为函数最小值求解问题。然后，利用目标函数来指导入侵杂草算法寻找安全可行的路径点，接着将NURBS算法作为局部路径优化算子光滑处理路径，缩短路径长度。最后，在仿真环境下进行对比分析。结果表明，该方法相比于传统的入侵杂草算法在路径质量和效率上均有所提高，对实际移动机器人路径规划研究具有较高指导作用。

曲面造型（Surface Mode ling）是计算机图形学和计算机辅助几何设计（Com pute r Aide d Ge om e tric De s ign）的一项重要内容,主要研究在计算机图像系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。它起源于飞机、船舶的外形放样工艺,由Coons、Be zie r等大师于1960年代奠定其理论基础。而在此技术上发展的自由曲面造型将造型的自由发展提升了一个新台阶,文中阐述了曲线造型的数学理论,并以一个汽车外形设计和分析的例子说明其重要性。