柔性空间机器人振动抑制轨迹规划算法

本文首次提出了一个描述柔性空间机器人振动的可直接计算的激振力指标，进 而提出了柔性空间机器人抑振轨迹规划算法．该算法采用均匀非周期四阶B样条描述机器人 的运动轨迹，B样条的控制点作为优化参数，使用改进的微粒群优化算法，以激振力为性能 指标对轨迹进行优化求解．该方法根据激振力指标而不是待定轨迹的控制结果来判定轨迹的 抑振性能，极大地简化了规划过程．对柔性双臂空间该机器人的抑振轨迹规划仿真，表明优 化轨迹取得了良好的振动抑制效果，证明了算法的有效性．     

加速度约束条件下的非完整移动机器人运动控制

将移动机器人的运动规划与跟踪控制问题合并在一起，对加速度约束条件下的非完整移动机器人运动控制问题进行研究，提出基于贝塞尔曲线的路径规划方法，以满足机器人的非完整约束．在考虑所受加速度约束的条件下，通过规划机器人状态时问轨线的方法实现了时间最优的轨迹规划．基于控制李亚普诺夫函数推导出了轨迹跟踪的控制律．仿真实验结果表明所提出的算法是有效的．     

基于遗传算法的工业机器人时间最优轨迹规划及仿真研究

为了使工业机器人的末端执行器在任给路径下运行时间最短,在考虑机器人各关节速度、加速度、加加速度和力矩约束的情况下,以PUMA560为例,对工业机器人轨迹进行时间最优规划;在Matlab平台上,对该轨迹规划优化算法进行仿真,仿真结果表明机器人各关节时间最优轨迹规划比未处理的轨迹规划时间明显缩小6.999 4s,6.651 0s,6.351 2s,各个关节的轨迹曲线平滑,从而验证了该算法的有效性。     

基于Vega的双臂空间机器人飞行及捕捉目标的轨迹规划仿真

提出了一种利用Vega来实现双臂空间机器人飞行及捕捉目标的轨迹规划仿真系统．简要介绍了仿真系统的开发环境及其实现方法．该仿真系统在SGI工作站上, 利用Multigen Creator 建模工具和三维视景仿真软件Vega来实现空间机器人本体及被捕捉目标的建模和仿真, 能为机器人的轨迹规划、运动学分析和运动控制的算法设计提供重要信息, 并能对其理论和算法的可行性加以验证．     

关节型工业机器人轨迹规划研究综述

关节型工业机器人凭借其良好的灵活性和高效率的工作模式被广泛地应用于现代工业自动化生产之中,例如搬运、码垛、焊接、切割等。轨迹规划是工业机器人运动控制的基础研究领域,决定着其作业效率和运动性能。工业机器人的轨迹规划是指综合考虑作业需求和机器人性能,在笛卡尔空间或关节空间内得出指导机器人末端执行器运动的轨迹。阐述了工业机器人轨迹规划的概念及其分类,就各个领域的轨迹规划算法进行了全面综述,包括基本轨迹规划和最优轨迹规划,指出了各类轨迹规划算法中所存在的问题和未来的发展方向。     

基于PSO-SA的机器人关节空间轨迹规划

针对工业机器人点到点轨迹规划问题,提出一种基于PSO-SA的时间最优机器人关节空间轨迹规划方法。使用模拟退火算法(SA)对粒子群算法(PSO)进行优化,将模拟退火机制引入到粒子群算法以提高算法的全局搜索能力。使用惯性权重非线性递减策略以及动态学习因子来平衡算法的全局与局部搜索能力。以PUMA＿560机器人作为研究对象,通过5-7-5多项式插补函数得到各关节的轨迹曲线。通过PSO-SA优化关节运动时间,并加入关节的速度和加速度约束。对前三个关节进行实验仿真,结果表明PSO-SA比传统的PSO能得到更短的轨迹时间,算法也有更好的稳定性,提高了机器人的运动效率。     

基于似人特性的拟人臂机器人自主抓取动作规划

针对拟人臂机器人在家庭环境中的自主抓取任务,提出了一种强调运动姿态似人特性的拟人臂动作的规划方法.该方法分为两个部分,构型规划和运动规划,构型规划基于人体工程学中广泛使用的快速上肢评估准则评价机器人运动姿态的似人特性,并在此基础上以机器人末端传速速率最优为目标规划机器人运动过程中的关键构型.运动规划结合了Fitts定律和似人运动模型规划了机器人末端的空间轨迹.本文最后以Motoman SDA10D拟人双臂机器人和Mitsubishi PA10机器人为例,具体介绍了该方法的应用和规划的结果,规划结果证明了本方法的可行性和有效性.     

多点焊接机器人最优运动规划策略与算法研究

利用遗传算法寻找多点焊接机器人的最优运动规划的方法。第一步应用遗传算法对多点焊接工业机器人进行全局路径最优规划,确定机器人操作手终端遍历所有目标点的最短路径;然后在相邻目标点之间应用遗传算法进行关节空间的轨迹规划,寻找时间最短的最优轨迹。实验结果表明缩短了运行时间,提高了机器人的工作效率,可见方法的可行性和先进性。     

基于遗传算法的多机器人系统最优轨迹规划

针对关节型多机器人系统在静态环境下的点到点的轨迹规划问题,提出了一种基于遗传算法的最优轨迹规划策略.采用遗传算法在综合考虑各机器人沿轨迹运动的安全性、运动代价以及运动学约束的基础上为单个机器人规划最优的运动轨迹,并通过协调各机器人沿预定轨迹运行的时间避免机器人之间碰撞的发生.针对含有3个二自由度平面关节型机器人的多机器人系统进行了仿真实验,实验结果验证了该方法的有效性.     

移动机器人同步定位与地图构建过程中的轨迹规划研究

研究了移动机器人同步定位与地图构建(SLAM)过程中的轨迹规划问题．提出了一种新的目标函数，它同时考虑机器人运动对地图覆盖面积、地图不确定性、定位不确定性、导航代价等几个方面的影响．提出了一步最优和多步最优轨迹规划的概念，并分别设计了两种最优标准下的规划算法和近似计算方法．最后，通过对比仿真实验验证了所提出的方法的有效性,并指出了今后的研究方向．     

电能表检验台体串联机械臂时间最优轨迹规划

时间最优轨迹规划有助于缩短机械臂运动时间,提高工作效率,在机械臂实际应用场景中起着至关重要的作用。针对串联机械臂点到点运动的时间最优轨迹规划问题,提出一种基于改进多种群遗传算法的最优轨迹规划方法。通过五次多项式插值对机械臂运动路径进行拟合,利用改进的多种群遗传算法对机械臂运动时间进行优化,改进之处包括：设计含有惩罚项的适应度函数,降低不满足运动学约束条件的个体被选择的概率;引入贪婪选择策略,按照比例保留父代种群优秀个体,替换子代种群较差个体;自适应调整交叉和变异概率,加快算法收敛速度。以ER-4iA机械臂为实验对象,通过仿真实验验证所提算法的可行性,并将所提算法与蚁群算法、粒子群算法、标准遗传算法和标准多种群遗传算法进行比较,结果表明所提算法具有更优的性能。     

双臂搬运机器人结构设计与动态仿真分析

针对棒料搬运和无人机翼下弹药挂装,设计了一种基于双六自由度结构的双臂搬运机器人.对机器人总体构型和各驱动回转及末端执行器等重要部分结构加以阐述.双臂机器人由10个驱动转动环节组成,其中腰部和肩部回转为2个共用关节,双臂各有4个回转关节,组成双六自由度机械臂.机器人通过两臂间的协作可以准确地调整搬运对象的位姿,完成复杂的工作任务.双臂末端设计了回转型夹手,可以避免在棒料搬运过程中两个夹手凹槽方位不一致而产生的干涉问题.通过LMS Virtual.Lab Motion 3 D仿真平台,对双臂机器人进行轨迹规划分析,通过设定运动轨迹上不同姿态的关键点,检测到机器人双臂能够协调运动,有效控制负载的姿态,验证了双臂机器人系统设计结构的合理性和操作的灵活性.     

配电线路维护机器人虚拟现实仿真系统设计

针对配电线路维护机器人遥显示和在线作业轨迹规划的应用需要,设计了一套机器人虚拟现实三维仿真系统。通过将机械臂姿态信息实时传输到虚拟现实环境中,实现了作业场景3D遥显示功能;根据机器人带电作业需求,设计了一种基于虚拟现实环境的机械臂轨迹规划运动学仿真软件,可在三维虚拟空间测试机械臂作业路径的可行性,具有直观、安全和高效的特点。上述系统为配电线路维护机器人完成带电作业任务创造了良好的条件。     

蒸汽发生器检修机械臂监控软件设计

为实现对蒸汽发生器检修机械臂的远程控制和操作模拟与训练,设计了一套上位机监控软件.在VC 平台下,利用OpenGL和3DMAX建立了机械臂、蒸汽发生器水室和检修工具模型;设计了监控软件与六个关节控制器CAN通讯算法,实现了六个关节的协调控制;设计了轨迹规划算法和避碰监测算法,实现了机械臂的无碰撞运动;设计了机械臂单关节的重力矩补偿,提高了关节的控制精度.实际工作验证了监控软件的有效性,利用软件可实现对机械臂的远程控制,完成蒸汽发生器的检修任务.并可用于对操作人员的模拟训练.     

Novel integrated optimization algorithm for trajectory planning of robot manipulators based on integrated evolutionary programming

Optimal trajectory plarmmg for robot manipulators plays an important role in implementing the high productivity for robots. The performance indexes used in optimal trajectory planning are classified into two roam categories:optimum traveling time and optimum mechanical energy of the actuators. The current trajectory planning algorithms are designed based on one of the above two performance indexes. So far, there have been few planning algorithms designed to satisfy two performance indexes simultaneously. On the other hand, some deficiencies arise in the existing integrated optimization algorithms of trajectory planning.In order to overcome those deficiencies, the integrated optimization algorithms of trajectory planning are presented based on the complete analysis for trajectory planning of robot manipulators. In the algorithm, two object functiom are designed based on the specific weight coefficient method and “ideal point” strategy. Moreover, based on the features of optimization problem, the intensified evolutionary programming is proposed to solve the corresponding optimization model. Especially, for the Stanford Robot, the high-quality solutions are found at a lower cost.     

机器人的CP-nets优化类人轨迹规划

机器人移动轨迹按照人的手臂来模拟是提高机器人安全性和人机交互能力的有效方法,特别是针对机器人抓取路径不唯一的场合,类人行为对于人机系统表现更加自然。此前,通常利用Kinect等设备,基于人工神经网络和K近邻算法等智能算法对类人轨迹进行规划,但无法获得未采样过的最优轨迹。本文基于CP-nets采用偏好模型研究类人运动轨迹,然后将该模型应用于机器人控制,在没有采样的情况下,也可得到最优的类人轨迹。实验结果表明,基于CP-nets 的类人规划轨迹具有较高的效率和舒适性,符合人的运动特征。     

基于混合遗传算法的工业机器人最优轨迹规划

为兼顾工业机器人工作效率与轨迹的平稳性,提出一种基于混合遗传算法的二次轨迹规划方案.通过最优时间轨迹规划得到最小执行时间,在最小执行时间内进行最优冲击轨迹规划,进而规划出一条既高效又平滑的运动轨迹.采用五次均匀B样条在关节空间进行快速插值,不仅保证了各关节速度和加速度连续性还保证了各关节冲击的连续性.连续平滑的冲击可以减少机械振动,延长机器人的工作寿命.选用PUMA560为对象进行仿真与实验,结果表明,该方案可以获得比较理想的机器人运动轨迹,所提出的混合遗传算法能有效提高全局寻优的性能和算法运行的稳定性.     

Time-optimal and Smooth Trajectory Planning for Robot Manipulators

This paper presents a practical time-optimal and smooth trajectory planning algorithm and then applies it to robot manipulators. The proposed algorithm uses the time-optimal theory based on the dynamics model to plan the robot’s motion trajectory, constructs the trajectory optimization model under the constraints of the geometric path and joint torque, and dynamically selects the optimal trajectory parameters during the solving process to prominently improve the robot’s motion speed. Moreover, the proposed algorithm utilizes the input shaping algorithm instead of the jerk constraint in the trajectory optimization model to achieve a smooth trajectory. The input shaping of trajectory parameters during postprocessing not only suppresses the residual vibration of the robot but also takes the signal delay caused by traditional input shaping into account. The combination of these algorithms makes the proposed time-optimal and smooth trajectory planning algorithm ensure absolute time optimality and achieve a smooth trajectory. The results of an experiment on a six-degree-of-freedom industrial robot indicate the validity of the proposed algorithm.

     

六自由度检修机械臂监控软件设计与实现

针对蒸汽发生器检修机械臂控制系统,设计了监控软件的总体结构。完成了机械臂三维模型、操作界面、CAN通讯、轨迹规划算法和避碰检测算法的设计与实现。实际应用验证了监控软件的实用性及算法的有效性,能对机械臂进行远程控制,完成检修任务。