六自由度果蔬采摘机器人关节空间轨迹规划

为了提高果蔬采摘机器人的作业质量和运动控制性能,提出了基于三次B样条函数的插值曲线在关节空间进行轨迹规划,并利用具有局部可控性的三次B样条与七次样条函数作为插值曲线的轨迹规划进行标定。以六自由度果蔬采摘机器人为研究对象,利用Creo2.0和MATLAB的robot-toolbox建立了机器人的机械模型和仿真模型,分析了机器人末端执行器在操作空间的运动状态,研究了关节空间与操作空间轨迹的关系及机器人运动轨迹的平滑性。研究结果表明三次B样条函数在关节空间进行插值可以得到平滑的运动轨迹,减小了机械磨损和冲击。该轨迹规划方法能提高工作质量并延长机械臂的工作寿命。     

机器人匀速仿形运动控制方法研究

为了提高工业机器人在仿形运动中的匀速性能,对匀速仿形跟踪运动方法进行了研究:采用自适应NURBS曲线插补方法生成仿形路径点,根据点云数据进行仿形末端姿态的规划,通过连续路径匀速运动方法生成最终轨迹。最后在matlab仿真平台进行了仿真分析,通过插补次数为35次NURBS插补后,通过连续路径匀速运动轨迹规划生成的轨迹的速度波动由5%降至0.2%以内,验证了该方法的有效性。     

基于改进遗传算法的柔性抛光工业机器人抛光时间优化

为实现抛光时间最优的目标,课题组对自主研发的柔性抛光工业机器人抛光轨迹进行了合理规划。从表壳的表耳处取得一系列工业机器人机械臂工作的位置点,通过求解逆运动学方程得到相应的关节位置,采用三次B样条曲线拟合的方法得到各关节的轨迹曲线;用B样条曲线的控制定点约束代替运动学约束,并基于改进的遗传算法,求解出时间最优的时间节点;在此基础上,规划得到满足时间最优的非线性轨迹曲线。研究表明:基于改进的遗传算法,能够很好地避免传统遗传算法的"退化"现象,更快地求得最优解,即抛光工业机器人的抛光工作时间达到最优。     

基于RBF神经网络的码垛机器人轨迹优化

为了提高码垛机器人笛卡尔空间轨迹规划算法的收敛性和稳定性,提升机器人运行轨迹圆滑度。首先从运动学角度出发,建立了码垛机器人运动学模型。针对码垛机器人笛卡尔空间轨迹规划提出了一种基于RBF神经网络的码垛机器人轨迹优化算法。仿真结果表明,经过RBF神经网络轨迹优化使得在拟合的曲线更加接近实际的曲线,减小了逼近误差,提高了规划的准确性。该方法能够有效提升码垛机器人运动轨迹圆滑度,保证码垛机器人能够按照预定轨迹路径进行运动,有效实现了机器人笛卡尔空间轨迹规划。     

手工地毯植绒机轨迹规划及其速度控制优化

为减缓手工地毯植绒机在加工路径变化剧烈处引起的机械振动,减少植绒路径和基布偏移,使其在较高作业速度下加工出高品质毯面的手工地毯,提出一种手工地毯植绒轨迹规划和速度优化控制方法。通过分析手工地毯植绒机器人的机电系统架构,以及实现植绒动作的多轴联动关系;在此基础上研究了运动路径对机械振动和植绒精度的影响,提出了根据拐点转角大小的速度自适应控制策略;最后研究了三次样条函数轨迹规划器实现多轴系统的协调运动控制方法。结果表明:应用该优化控制方法较好地抑制了加工中的机械振动,实测路径最大偏移量从5.8 mm下降到0.6 mm,在保证毯面品质的基础上提升了植绒效率。     

基于抖动和时间的码垛食品机器人轨迹优化算法研究

对码垛食品机器人结构进行分析,构建其运动学模型并将模型进行函数表达;并在此基础上结合机器人的工作工况采用三次样条函数进行合理的轨迹规划,建立了以时间和抖动为最优目标的优化模型,再利用粒子群算法对目标模型进行优化。进一步通过实验验证,结果该方法能够在保证稳定性的前提下提高码垛食品机器人的执行效率。     

基于RobotStudio的牛奶箱搬运生产线仿真

针对牛奶箱搬运过程存在运动轨迹奇点与动作节拍时间长的问题，基于RobotStudio软件进行仿真设计，对工作任务完成生产流程规划，创建生产线工作逻辑和设置仿真所需的I/O信号；通过Rapid离线编程控制仿真，采用B样条曲线优化五次多项式的方法规划机器人运动轨迹，解决调试过程中发现的运动奇点和路径干涉碰撞问题；通过分析3种TCP速度及能耗曲线，发现1 000 mm/s为最优值，该速度下节拍耗时13.9 s，能耗5 055 J。方案确定最优速度值，有效降低机器人振幅，符合运动规律，为降低生产成本和提高搬运效率提供理论依据。     

三指灵巧手抓取柔软织物运动轨迹规划

为实现灵巧手抓取柔软织物,对抓取织物的三指灵巧手进行运动轨迹规划。首先,设计灵巧手机械结构及建立其运动学模型;其次,根据被抓取织物的特性和手指运动要求,采用关节空间和笛卡尔空间相结合的轨迹规划方法,关节空间采用五次多项式规划算法,笛卡尔空间采用直线插补规划算法,保证灵巧手稳定的到达抓取点;最后,利用MATLAB提供的机器人工具箱进行实验。结果表明,三指灵巧手能够准确的运动到织物抓取点,轨迹规划符合预期要求。     

并联机器人的轨迹规划仿真

并联机器人是机器人研究与应用的一个重要部分,并联机构的逆解和轨迹规划比较容易,本文给出了三自由度并联机器人的逆解,描述了轨迹规划的方法,在VC＋＋6．0的环境下利用OpenGL对其运动轨迹进行了实时仿真。     

采用双目视觉的织物曲面接缝提取与缝合路径规划

针对曲面织物的接缝自动提取及缝合路径规划问题,提出一种基于双目视觉的接缝自动识别方法。结合缝合预制件的三维点云与二维图像之间的空间位置转换关系,得到预制件二维图像中接缝在三维点云中的映射;进一步采用基于弗莱纳雪列矢量的路径规划方法,对缝合路径上各位置的弗莱纳雪列（Frenet-Serret）矢量进行计算,求出机器人末端执行器的位姿,利用MatLab 对机器人的缝合路径进行仿真。实验结果表明：该方法能够精确快速地对接缝的空间位置进行定位,解决了自动缝合过程中缝合路径寻找困难、精度不高等问题,并可快速地对机器人缝合路径进行规划。     

基于改进鲸鱼算法和神经网络的食品机器人能耗轨迹规划

目的:针对食品工业机器人动力学参数未知的节能轨迹规划问题,提出一种基于鲸鱼算法和神经网络的点到点机器人关节能耗轨迹规划方案。方法:构建食品机器人移动机械臂点到点关节能耗模型,设计基于神经网络的相似动力学辨识,用改进的鲸鱼算法对权重和偏置参数进行离线优化;采用四次多项式插值法规划关节移动轨迹,将轨迹参数等效为鲸鱼编码,通过求解关节能耗目标优化函数,最终得到能耗最优的关节运动规划轨迹。结果:该方案适用于机器人动力学参数未知下的轨迹规划场景,得到的轨迹能耗比同类降低约9.01%。结论:基于鲸鱼算法和神经网络的轨迹规划能实现食品机器人能耗优化目标。     

基于3TPS/TP型并联机器人的轨迹规划算法

本文对3TPS/TP型并联机器人工作头刀尖点的位置轨迹规划算法进行了研究,考虑在笛卡尔空间下,运用直线和圆弧插补算法实现对3TPS/TP型并联机器人的刀尖点分别为直线和圆弧两种情况下的轨迹规划。仿真结果表明,刀尖点的运动轨迹为经过示教点的轨迹,进而验证了设计方案的可行性,能够满足机器人作业平稳、精确的要求。     

基于改进NURBS曲线插补算法的食品分拣机器人轨迹规划

目的：为了更好地规划食品分拣机器人的运动轨迹,降低其振动幅度,使食品分拣机器人能够高精度地完成任务。方法：以Delta并联机器人为基础,结合NURBS曲线插补算法和改进的遗传算法,提出了一种以最优运动时间为目标的食品分拣机器人路径规划方法。采用改进遗传算法来优化NURBS曲线。通过仿真对优化前后进行对比分析,验证了该优化方法的可行性。结果：与优化前相比,所提的优化方法可以在一定程度上降低食品分拣机器人的运动时间,从优化前的3 230 ms降低到优化后的3 070 ms。关节空间的机器人曲线也更加平滑,可以充分发挥并联机器人的性能。结论：该轨迹规划方法能有效提高食品分拣机器人的分拣稳定性和效率。     

手工地毯植绒轨迹生成算法研究

为了改变枪刺地毯周期长、效率低的生产方式,地毯生产企业开始研究枪刺植绒机器人,为了获取机器人植绒的加工轨迹,提出了一种手工地毯植绒轨迹生成算法,主要包括颜色量化,颜色聚类,边缘检测与轮廓跟踪以及路径填充4个部分。以RGB类型的彩色图像作为研究对象,对其进行量化和聚类,对聚类后的图像分层解析计算,对每一色块图像进行边缘检测和轮廓跟踪,并采用行扫描和螺旋填充算法进行色块植绒路径生成,最后根据植绒针距生成了由加工特征点系列组成的轨迹文件。根据植绒轨迹生成算法,开发了一套手工地毯植绒轨迹仿真系统,仿真结果表明该算法实现了较好的轨迹规划,验证了算法的有效性。     

基于人工免疫网络理论的移动机器人路径规划

针对静态环境下机器人路径规划问题,提出了基于人工免疫网络理论的移动机器人路径规划方法.该方法基于人工免疫网络仲裁机器人的行为,将抗体和抗原类比为机器人的行为和机器人所在的环境,人工免疫网络作为主要的行为仲裁机制,有效地选择和精炼执行任务,并基于Webots实验平台对该方法进行了仿真.实验结果表明,该方法在复杂的环境中具有高度的自制性、适应性、灵活性和有效性.     

上甑机器人运动分析和轨迹规划

为避免上甑机器人在运行过程中产生振动和加速度的急剧变化，通过对六轴机器人结构的分析，使用DH参数法建立机器人的运动学模型，并求解正逆运动学表达式。结果表明，上甑机器人的工作空间范围x,y轴为-3 000～3 000 mm,Z轴为-1 000～4 000 mm，能够满足上甑铺料的需求。在进行局部补料时，采用五次多项式和七次多项式插值进行轨迹规划。经分析对比，五次多项式的冲击曲线仅有1个波谷，七次多项式则有3个波峰和波谷，故选择五次多项式轨迹规划。研究对实现自动化探汽上甑有参考意义。     

基于改进鸡群优化算法的食品拣取机器人路径规划

目的:优化多工位食品拣取机器人路径.方法:提出了 一种基于改进鸡群优化算法(Improved Chicken Swarm Optimization,ICSO)的食品拣取机器人路径规划方案,充分考虑单个工位点机器人最优拣取位置和多工位点之间机器人移动最短距离,构建多工位食品拣取机器人路径规划双层模型.利用密度峰值聚类算法...     

室内移动机器人搜索人的算法设计

针对室内环境中经常出现的移动机器人搜索人的问题,设计并实现了一种在栅格地图基础上基于改进的遗传算法和A~*算法进行路径规划的算法。移动机器人采用开源机器人操作系统(ROS)框架,在SLAM的基础上完成机器人自定位以及校准、路径规划和导航。对室内环境栅格地图应用单元分割法得到一系列以障碍物分割开的子区域,应用遗传算法规划最优的区域间转移序列,同时使用A~*算法进行两点之间的导航规划。仿真与实验结果证明:该算法可以在已知的室内环境中提供最优化的搜索路径,在短时间内完成找到人的任务。     

基于改进引力搜索算法的高速并联机器人轨迹优化

目的:解决并联机器人在罐头食品拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题。方法:基于高速并联机器人的体系结构,提出了一种运动轨迹规划方法用于高速并联机器人末端执行器的轨迹优化。建立多约束、多目标、非线性轨迹优化模型,并采用改进的引力搜索算法求解。通过仿真验证了所提方法的可行性。结果:与改进前的规划方法相比,所提规划方法能在较短的时间内完成拾放任务,一次操作的最短时间为0.169 1 s。结论:该规划方法解决了传统并联机器人拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题,具有一定的实用价值。     

基于Labview的SCARA型机器人参数化建模及轨迹仿真

针对SCARA型机器人进行了参数化设计和轨迹仿真。首先,应用Solidworks对SCARA型机器人的各机构进行建模,并把连杆长度等几何参数作为变量,运用编程技术实现了参数化设计和可视化显示。其次,对该模型采用D-H法进行运动学分析,并采用位置插补和多项式插值方法分别完成该机器人在笛卡尔和关节空间的轨迹规划。最后,通过设计的GUI界面可实时显示机器人末端在笛卡尔坐标系下的运动轨迹曲线和关节坐标系下各个关节的位移、速度、加速度变化曲线,可以验证该参数化建模的有效性,对机器人参数化设计具有参考意义。