一种改进的机器人轨迹规划方法

为了提高机器人的工作效率和操作精度,提出了一种改进的多项式插值轨迹规划方法,它可以在满足运动学约束的前提下实现时间和冲击的综合最优。通过确定机器人在操作空间中轨迹的位置序列,由逆运动学运算得到对应的关节空间中的位置序列,且由分段多项式插值构造关节轨迹,采用序列二次规划方法求得最优运行时间,结合关节空间位置序列的运动学参数确定最终的关节轨迹。将该方法用于一种支链嵌套3自由度并联机器人的轨迹规划,证明该轨迹规划方法不仅可以使机器人的运动轨迹平滑,而且有利于减小冲击。     

三自由度支链嵌套并联机器人工作单元布局优化

为了提高三自由度支链嵌套并联机器人工作单元的工作效率,结合最短运动时间轨迹规划理论对其布局进行优化。首先利用最短运动时间轨迹规划理论对机器人关节进行轨迹规划;其次在满足机器人与周边设备位置约束以及避免发生碰撞的基础上,将机器人的总运动时间和耗能综合最优作为目标建立布局优化模型;最后求解得出合理的布局方案。实验结果表明,优化后机器人的总运动时间缩短了44.7%,耗能减少,提高了工作效率。     

基于速度最优的码垛机器人轨迹规划算法

机器人运行轨迹直接影响其运动效率.在码垛工艺要求下,为追求最快的速度和最优的运行轨迹,提出了一种基于速度最优的机器人运行轨迹规划算法.通过设定机器人运行起始点、目标点,自动对运行轨迹进行规划并计算出所经过的中间点.仿真和实际应用结果表明,所提出的算法减少了码垛工艺下机器人的示教点,并且所规划的路径运行时间较短,提高了生产效率.     

码垛机器人运动学分析与仿真

为了评价码垛机器人的工作能力和实现作业的精确控制,需对码垛机器人进行工作空间计算和轨迹规划。以ABB IRB660码垛机器人为例,建立D-H矩阵并对其工作空间进行仿真;然后对码垛机器人完成特定码垛任务进行轨迹规划。工作空间仿真结果表明,码垛机器人杆件参数和关节参数设计满足工作要求;对拟定的码垛任务轨迹规划结果表明,此轨迹规划达到了考虑速度、加速度等边界条件的前提下运动时间最优的目的,验证了机构设计的合理性。本研究有利于码垛机器人的结构设计和动作控制,并为码垛机器人的精确控制和动力学研究奠定了基础。     

基于遗传算法的6-DOF机器人最优时间轨迹规划

针对机器人在特定工作坏境下工作效率低的情况,提出一种以时间为最优的轨迹规划方法。采用七次B样条曲线完成机器人各关节位置-时间序列的插值,并将运动学约束转化为B样条曲线控制顶点的约束,以机器人关节轨迹运行时间最优为优化指标,采用遗传算法对轨迹曲线执行时间最短寻优,规划出满足运动学约束及力矩平滑的时间最优轨迹。实验结果表明,该规划算法能够明显减小加加速度的累积效应,提高机器人执行轨迹的最优时间。     

码垛机器人修正正弦函数插值的轨迹规划

针对应用在医药包装生产线上的码垛机器人在高速作业过程中存在的振动和冲击问题,提出了一种加速度函数为三段修正正弦函数的轨迹规划新算法,以完成对码垛机器人关节空间的轨迹规划。从实际生产中常用的规划曲线中选择运动性能俱佳的优良曲线,在此基础上对其进行修正,然后结合遗传算法以最大速度、最大加速度以及最大急动度为目标进行参数优化,获得最优修正参数,并对修正前后的正弦函数曲线性能进行对比分析。最后研究结果表明,该算法能够使得速度和加速度的峰值均降低4.09%,提高了码垛机器人的动态性能,同时为码垛机器人的轨迹规划设计提供理论依据。     

码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

基于双S形速度曲线的混联码垛机器人轨迹规划

针对搬运码垛机器人快速与平稳的运动控制问题,对码垛机器人在关节空间中运动轨迹规划方法进行了研究,提出了基于双S型速度曲线的码垛机器人轨迹曲线的规划方法。以混联式圆柱坐标构型的码垛机器人为研究对象,首先在机器人正、逆运动学分析的基础上,获取了机器人各个关节位置相对时间的序列值;其次,在关节空间中引入双S型速度曲线对机器人进行了各个关节的插值计算。仿真结果表明:该轨迹规划方法保证了机器人关节位移、速度、加速度、Jerk曲线的连续光滑,有效解决了码垛机器人在频繁地快速启动与停止过程中对机械结构产生的冲击和磨损问题。     

MD1200-YJ码垛机器人低能耗轨迹优化

研究了MD1200-YJ型码垛机器人末端"门"字型轨迹工况下的低能耗轨迹优化问题。首先,建立了考虑弹簧力矩的码垛机器人逆动力学模型,进而建立其能耗模型。其次,针对码垛机器人末端"门"字型轨迹的典型工况,采用5NURBS插值函数进行关节空间下的轨迹规划。再次,基于加权系数法,建立了由平均能耗最小和跃度绝对值峰值最小构成的综合优化目标函数,以末端轨迹分段时间为设计变量,以总时间不变以及关节电机额定参数为约束条件,运用遗传算法进行求解。最后,比较优化前后码垛机器人的关节能耗和跃度指标,验证了优化方法的有效性。     

一种并联机械手操作空间最优时间轨迹规划方法

提出一种并联机械手最优时间轨迹规划方法。在操作空间中将机器人的拾取点通过椭圆曲线进行连接,应用先进SCCA(Sine Constant Cosine Acceleration)凸轮运动曲线定义了椭圆路径运动规律,从而使机器人运动过程中关节速度、加速度及转矩曲线连续、平滑,动态性能较优。在此基础上,以关节速度、加速度及转矩为约束条件,以拾取时间最短为目标,采用自适应遗传算法对轨迹进行优化求解,算法中利用罚函数处理非线性约束问题。通过自行设计的Delta机器人仿真及试验结果,表明文中提出的轨迹与常用门字型轨迹相比,运动曲线更加平滑、自然,能有效减小关节空间冲击,缩短机器人拾取时间,提高工作效率。     

基于遗传算法的六自由度工业机器人轨迹优化研究

为了使雕刻工业机器人在轨迹运动中时间最短,我们推出工业机器人运动轨迹时间最优函数,求出约束条件,采用遗传算法对数学模型进行优化求解。最终得到一种工业机器人的轨迹规划方法,通过计算结果标明,相对于其他轨迹规划方法,工业机器人在进行雕刻作业时,时间缩短了21%,很好的满足了工程需要。     

基于机器学习的工业机器人多目标轨迹规划

为满足机器人工作轨迹的多样化需求,以时间、能量及冲击为优化目标提出了一种新的多目标麻雀搜索算法,用于寻找机器人的最优轨迹。首先,通过7次B样条插值方法构造关节空间轨迹,以此确立多目标综合最优轨迹规划模型。其次,采用违反约束度计算、非支配排序以及精英保留来改进麻雀搜索算法,使其能够处理机器人多目标轨迹规划问题。最后,用袋装树分类算法对随机种群内数据进行了筛选,并搭建5层BP神经网络来替代改进多目标麻雀搜索算法中适应度值的数值计算部分,从而提高算法求解效率。通过MATLAB仿真与实验证明了该算法优化所得轨迹的可行性及有效性。     

工业机器人轨迹规划研究现状综述

凭借良好的环境适应性、高效率、高生产质量以及7×24工作模式,工业机器人广泛地应用于喷涂、焊接、码垛、搬运等自动化生产中.轨迹规划是工业机器人完成作业任务运动控制的基础,直接决定了机器人工作质量.为了全面了解轨迹规划现有研究方法,首先阐述了轨迹规划的基本流程,根据轨迹规划的原理不同对现有轨迹规划方法进行了分类,并分别对各种插补曲线函数、最优轨迹规划以及求解算法的性能特点进行了详细的分析与总结.最后对轨迹规划在插补曲线构造和求解算法方面的现存问题做出了分析和讨论,并展望了轨迹规划的发展趋势.     

渐开线在高速码垛机器人轨迹圆滑过渡的应用

针对高速码垛机器人轨迹规划要求响应快和冲击小的特点,在笛卡尔坐标空间内,以往从路径角度多采用点到点的直线运动、圆弧圆滑过渡的方法。文章提出利用渐开线改进其连续轨迹圆滑过渡,运用Matlab仿真机器人的渐开线运动路径及运动规律曲线。实验结果证明采用渐开线圆滑过渡的轨迹在一定条件下能够很好地满足高速码垛机器人轨迹规划响应快和冲击小的要求。     

码垛机器人的结构优化及轨迹规划研究

工业机器人是我国工业自动化发展的必然趋势。码垛机器人作为工业机器人的重要组成部分,在运行的过程中具有工作效率高和成本低等优势,如在物流行业中,货物量大小直接与码垛机器人工作效率有较大关系。因此,为了提升码垛机器人工作效率与质量,需要对码垛机器人结构进行优化,从而降低系统运行能耗,并在此基础上进行轨迹规划,达到提升生产效率目标,更好地满足企业发展需求。     

基于多目标遗传算法的电梯井道钻孔机器人轨迹规划

针对电梯导轨安装过程中繁多的钻孔操作，使用钻孔机器人代替人工作业。为提高钻孔机器人的作业效率和减少作业过程中的冲击振动，提出一种使用多目标遗传算法来优化钻孔机器人关节空间轨迹的方法。首先，使用七阶B样条曲线在钻孔机器人关节空间中进行插值；其次，以时间和冲击性能为优化目标，通过使用带约束处理的NSGA-Ⅱ算法对B样条的插值轨迹进行优化；最后，设计一种“综合比较算子”的轨迹方案选择标准来获取综合最优解。结果表明，使用带约束处理的NSGA-Ⅱ的轨迹优化方法获得的Pareto解集分布性和收敛性较好。与时间性能最优解和冲击性能最优解相比，综合最优解分别在冲击性能和时间性能上提升了66.7%和22.26%,表明使用综合比较算子获得的最优解在时间性能和冲击性能上都较为优良。     

关节型码垛机器人自主避障的方法研究

码垛机器人在某种具体工作环境中,抓取位置和垛盘之间可能存在障碍物,由此给码垛作业带来了困难。为了解决码垛作业的避障问题,提出一种实现自主避障的轨迹规划方法,该方法主要包括障碍物信息分析、运动检测以及避障规划等部分。首先以一种新型码垛机器人为研究对象,采用解析几何法分析研究此码垛机器人的运动学模型并确定其工作空间,然后通过分析和检测障碍物信息设计出自主避障的方法,最后基于OpenGL仿真软件验证此方法的正确性。仿真结果表明该方法简单有效,通用性强。     

基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划

针对以最短运行时间为目标的工业机器人轨迹规划问题,提出一种基于混沌局部搜索的双种群遗传最优时间轨迹规划算法。首先以各个节点之间的时间间隔之和为优化目标,以各关节的角速度、角加速度和角加加速度为约束条件,利用五次多项式拟合规划的关节空间位置节点模拟机器人的运行轨迹;然后,利用双种群遗传算法全局搜索能力强、进化速度快和混沌算法局部搜索能力强的优点,提出一种基于双种群遗传混沌优化算法的机器人轨迹规划方法,规划最优时间轨迹;最后,以3自由度空间机械臂为例,验证了所提算法能够使机器人末端执行器的运行轨迹平滑且时间最优。该算法应用于机器人轨迹规划可以延长机器人使用寿命,提高生产效率。     

基于Jerk最优的机器人轨迹规划

针对机器人任务路径轨迹的复杂性和稳定性要求,提出了一种基于Jerk最优的笛卡尔空间轨迹规划方法,得到一条光滑和平稳的机器人动作轨迹。机器人轨迹被约束通过笛卡尔空间中一系列路径点,采用Jerk连续可导的余弦函数曲线来插补路径点之间的机器人轨迹,通过求解逆运动学计算出期望的机器人关节角度。最后,以NAO机器人为平台对轨迹规划方法进行了仿真与实验验证。实验结果显示,规划得到的机器人路径轨迹光滑平稳没有突变,顺利地完成实验任务动作。