渐开线圆柱齿轮是机械传动中重要的零件,由于齿形轮廓复杂,设计参数多,造成其三维建模比较困难。同时,为了实现在网络环境下对齿轮进行设计,提出基于web服务的齿轮参数化设计重用方法,构建了基于web服务的齿轮参数化设计重用框架。通过C#对UG二次开发,创建齿轮参数化对话框,编写参数化驱动程序。构建齿轮的特征参数数据库,以便快速提取常用齿轮参数。开发基于web的齿轮参数化设计和重用平台,实现在网络环境下对齿轮进行参数化设计、修改和下载,大大提高了齿轮设计的效率。

为了提高汽车车身焊接过程中焊接机器臂轨迹的平稳性和精确度,在B样条插值法为基础上,建立三次B样条曲线数学模型,为使该曲线通过各焊点所对应的焊接机器臂关节空间位姿,反算曲线控制顶点,并对通过在控制顶点两侧添加辅助控制点的方法对机器人各关节进行轨迹优化,以提高机器人运动过程的平滑性。在MATLAB平台进行仿真实验并与三次样条插值法进行对比,优化结果表明,各关节在焊点附近的速度、加速度曲线变得更加平缓,验证了该方法的有效性。

针对传统快速扩展随机树(RRT)算法在机械臂避障路径规划时存在搜索效率低、随机性大的问题,提出一种改进RRT算法。该算法结合双向RRT算法和目标偏置RRT算法的优点,并在随机树扩展过程中设置虚拟目标点和改变步长。由于RRT算法规划的路径存在冗余节点多的问题,利用双向删除取最短路径的方法对避障路径中的冗余节点进行删除,最后利用三次B样条曲线对避障路径进行平滑处理。仿真结果表明,改进RRT算法在扩展时间、路径长度和扩展节点数均优于双向RRT算法和目标偏置RRT算法,对路径中冗余节点删除和平滑处理的有效性。

针对RRT算法在三维避障路径规划过程中会出现耗时长、路径长度不是最优、且转折点多的问题,提出一种RRTA*融合算法,并应用于机械臂避障路径规划。首先,完善碰撞检测模型,对障碍物和机械臂进行合理的简化。其次,建立空间障碍物三维模型,在障碍物环境下先使用双向RRT算法规划出可行的避障路径。最后,使用A*算法选取该避障路径上的关键节点,并建立三次B样条插值函数,提高避障路径和运动图像的平滑性。仿真结果验证了该方法的有效性。

针对多品种、小批量复杂产品在加工过程中忽略加工路线约束,导致调度方案中存在设备利用率低的问题,以完工时间最优为目标建立多工艺路线柔性作业车间数学模型。由于加入多约束后模型复杂度骤增,为有效求解该模型,提出一种改进原子轨道搜索算法。改进算法采用一种三层编码方式进行编码和解码;在算法初始化候选解时均匀生成全局加工路线;搜索过程中为增强局部搜索融入自体交叉;为避免陷入局部最优引入变邻域变异;迭代过程中设计了变工序数精英保留策略,扩大了搜索空间。最后,通过某内燃机车生产车间实例对模型和算法进行求解分析,验证了模型的有效性和算法的优越性及适用性。