基于三维点云的大型复杂构件机器人自主加工轨迹规划

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 机器人加工轨迹规划模型构建

1.3.2 机器人待加工工件模型处理模式

1.3.3 机器人轨迹规划及优化方法

1.3.4 机器人轨迹规划系统开发

1.3.5 技术小结

1.4 课题研究内容

1.4.1 现有研究存在的问题

1.4.2 论文的主要内容

2 机器人加工轨迹规划模型构建

2.1 引言

2.2 机器人加工轨迹规划模型整体方案

2.3 机器人末端柔性打磨模型构建

2.3.1 基于赫兹接触理论的压力分布模型构建

2.3.2 工件表面去除廓形模型构建

2.4 机器人加工系统姿态模型构建

2.4.1 机器人加工系统矢量参数建模方案

2.4.2 基于非线性PCA法的机器人矢量参数优化

2.4.3 姿态优化效果对比

2.5 仿真与实验

2.6 本章小结

3 大型复杂构件点云处理与模型重构

3.1 引言

3.2 大型复杂构件三维点云空间变换

3.2.1 基于ICP算法的坐标矩阵空间匹配

3.2.2 基于空间变换矩阵的点云三维坐标转换

3.3 大型复杂构件三维点云分片规划

3.3.1 基于打磨轮包角的分片偏角求解

3.3.2 基于机器人可达范围的点云模型分片算法

3.3.3 大型复杂构件三维点云的分片效果

3.4 大型复杂构件点云模型重构

3.4.1 基于切片算法的点云模型关键点求解

3.4.2 基于投影法的点云模型关键点排序

3.4.3 基于B样条曲线的点云模型重构

3.5 仿真与实验

3.6 本章小结

4 大型复杂构件机器人加工轨迹规划与优化

4.1 引言

4.2 机器人加工轨迹参数求解

4.2.1 加工廓形约束下的最优轨迹间距建模

4.2.2 基于黄金分割法的最优轨迹间距计算

4.3 机器人加工轨迹点坐标规划

4.3.1 基于包容盒算法的机器人轨迹点规划

4.3.2 基于抽稀算法的轨迹点优化

4.4 机器人加工轨迹点矢量规划

4.4.1 基于曲面微分几何特性的轨迹点矢量求解

4.4.2 基于概率估计的轨迹点矢量求解

4.5 仿真与实验

4.6 本章小结

5 机器人自主加工轨迹规划系统开发与实验验证

5.1 引言

5.2 机器人轨迹规划系统开发整体方案

5.2.1 机器人轨迹规划系统需求分析

5.2.2 机器人轨迹规划系统开发架构

5.3 机器人轨迹规划系统功能开发

5.3.1 机器人轨迹规划系统开发框架搭建

5.3.2 工件点云模型处理功能设计

5.3.3 轨迹规划及优化功能设计

5.3.4 多对象选择的人机交互功能设计

5.4 仿真与实验

5.4.1 机器人轨迹规划仿真验证

5.4.2 机器人轨迹规划实验验证

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间取得的研究成果