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工业机器人的最优时间与最优能量轨迹规划 被引量:140
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作者 徐海黎 解祥荣 +1 位作者 庄健 王孙安 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期19-25,共7页
提出一种工业机器人的最优轨迹规划方法。将机器人的轨迹视为由机器人关节空间中一系列的关键点构成,关键点两两之间通过三次多项式曲线进行连接。通过使用加权系数法定义代价函数,从而使机器人运动过程中的总动作时间和消耗能量在某种... 提出一种工业机器人的最优轨迹规划方法。将机器人的轨迹视为由机器人关节空间中一系列的关键点构成,关键点两两之间通过三次多项式曲线进行连接。通过使用加权系数法定义代价函数,从而使机器人运动过程中的总动作时间和消耗能量在某种程度上达到综合最优,同时考虑关节速度、加速度、二次加速度以及力或力矩等约束条件。在代价函数的设计中,采用一种新颖的罚函数排序形式来处理约束问题。提出基因环境双演化免疫克隆算法对所定义的代价函数进行优化。以上策略的采用,使算法具备一定的学习能力,增强算法的全局搜索能力,从而提高解的质量和算法效率。对斯坦福机器人的仿真结果表明了本文方法与现有方法相比,具有更高的搜索效率,能得到性能更良好的解。 展开更多
关键词 轨迹规划 工业机器人 基因环境双演化免疫克隆算法
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基于MATLAB的机器人运动仿真研究 被引量:108
2
作者 罗家佳 胡国清 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期640-644,共5页
按照一定的要求对一种柱面坐标机器人进行了参数设计,讨论了该机器人的运动学问题,然后在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox对该机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行了仿真.通过仿真,观察到了机器人各个关节的运动,并得到了所需的... 按照一定的要求对一种柱面坐标机器人进行了参数设计,讨论了该机器人的运动学问题,然后在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox对该机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行了仿真.通过仿真,观察到了机器人各个关节的运动,并得到了所需的数据,说明了所设计的参数是正确的,从而能够达到预定的目标. 展开更多
关键词 机器人 柱面坐标 轨迹规划 仿真 MATLAB ROBOTICS TOOLBOX
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关节型工业机器人轨迹规划研究综述 被引量:106
3
作者 李黎 尚俊云 +1 位作者 冯艳丽 淮亚文 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第5期36-50,共15页
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... 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。 展开更多
关键词 工业机器人 关节型 轨迹规划 最优轨迹
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六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究 被引量:88
4
作者 孙亮 马江 阮晓钢 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期388-392,共5页
针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真... 针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证。开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成。该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种。 展开更多
关键词 机械臂 运动学分析 轨迹规划 运动仿真
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机械手时间最优脉动连续轨迹规划算法 被引量:89
5
作者 朱世强 刘松国 +1 位作者 王宣银 王会方 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期47-52,共6页
为使机械手的作业效率达到最优,同时确保运动的平稳性,提出一种新的最优轨迹规划方法。通过逆运动学运算得到与任务空间轨迹对应的关节空间位置序列,采用7次B样条曲线插值方法构造启动和停止运动参数可控,且速度、加速度和脉动均连续的... 为使机械手的作业效率达到最优,同时确保运动的平稳性,提出一种新的最优轨迹规划方法。通过逆运动学运算得到与任务空间轨迹对应的关节空间位置序列,采用7次B样条曲线插值方法构造启动和停止运动参数可控,且速度、加速度和脉动均连续的关节轨迹。将机械手运动学约束转化为B样条曲线的控制顶点约束,采用序列二次规划方法求解最优运动时间节点,进而规划出满足非线性运动学约束的时间最优脉动连续轨迹。仿真和试验结果表明,提出的轨迹规划方法为关节控制器提供理想的轨迹,使机械手在最短的时间平稳地跟踪任务空间的任意指定轨迹。 展开更多
关键词 机械手 轨迹规划 时间最优 脉动连续 序列二次规划
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基于四阶贝塞尔曲线的无人车可行轨迹规划 被引量:89
6
作者 陈成 何玉庆 +1 位作者 卜春光 韩建达 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期486-496,共11页
对于实际的无人车系统来说,轨迹规划需要保证其规划出来的轨迹满足运动学约束、侧滑约束以及执行机构约束.为了生成满足无人车初始状态约束、目标状态约束的局部可行轨迹,本文提出了一种基于四阶贝塞尔曲线的轨迹规划方法.在该方法中,... 对于实际的无人车系统来说,轨迹规划需要保证其规划出来的轨迹满足运动学约束、侧滑约束以及执行机构约束.为了生成满足无人车初始状态约束、目标状态约束的局部可行轨迹,本文提出了一种基于四阶贝塞尔曲线的轨迹规划方法.在该方法中,轨迹规划问题首先被分解为轨形规划及速度规划两个子问题.为了满足运动学约束、初始状态约束、目标状态约束以及曲率连续约束,本文采用由3个参数确定的四阶贝塞尔曲线来规划轨迹形状.为了保证转向机构可行,本文进一步采用优化方法求解一组最优参数从而规划出曲率变化最小的轨线.对于轨线执行速度规划,为了满足速度连续约束、加速度连续约束、加速度有界约束以及目标状态侧滑约束,本文首先求解了可行的轨迹执行耗时区间,再进一步在该区间中求解能够保证任意轨迹点满足侧滑约束的耗时,最后再由该耗时对任意点速度进行规划.本文结合实际无人车的应用对轨迹搜索空间生成、道路行车模拟以及路径跟踪进行了仿真实验,并基于实际的环境数据进行了轨迹规划实验. 展开更多
关键词 轨迹规划 可行性 无人车 四阶贝塞尔曲线
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基于Matlab的工业机器人运动学分析与仿真 被引量:74
7
作者 王智兴 樊文欣 +1 位作者 张保成 史源源 《机电工程》 CAS 2012年第1期33-37,共5页
为探讨更有效的工业机器人运动学研究方法,以Stanford机械手为研究对象,分析了其结构及连杆参数,采用改进的D-H法建立了各连杆坐标系和结构的运动学方程;利用Matlab的绘图和矩阵计算能力,特别是其Robotics Toolbox模块功能,在Matlab环... 为探讨更有效的工业机器人运动学研究方法,以Stanford机械手为研究对象,分析了其结构及连杆参数,采用改进的D-H法建立了各连杆坐标系和结构的运动学方程;利用Matlab的绘图和矩阵计算能力,特别是其Robotics Toolbox模块功能,在Matlab环境下建立了该机械手的运动学模型,验证了运动学方程的正确性。研究结果表明,通过机器人模型的手动控制和轨迹规划仿真可以使机器人运动的研究过程更为直观。 展开更多
关键词 工业机器人 MATLAB 运动学 轨迹规划 仿真
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工业机器人轨迹规划研究现状综述 被引量:70
8
作者 龙樟 李显涛 +3 位作者 帅涛 温飞娟 冯文荣 梁春平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期853-862,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 工业机器人 轨迹规划 最优轨迹 曲线插补
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基于MATLAB Robotics工具箱的SCARA机器人轨迹规划与仿真 被引量:69
9
作者 左富勇 胡小平 +1 位作者 谢珂 朱秋玲 《湖南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第2期41-44,共4页
为研究SCARA机器人的轨迹规划,在MATLAB环境下,对该机器人运动学参数进行了设计,利用Robotics toolbox工具箱编制了简单的程序语句,建立该机器人运动学模型,讨论了标准D-H参数和改进D-H参数建模方法的区别,并对机器人的轨迹规划进行了仿... 为研究SCARA机器人的轨迹规划,在MATLAB环境下,对该机器人运动学参数进行了设计,利用Robotics toolbox工具箱编制了简单的程序语句,建立该机器人运动学模型,讨论了标准D-H参数和改进D-H参数建模方法的区别,并对机器人的轨迹规划进行了仿真.通过仿真,直观地显示了机器人关节的运动,得到了连续平滑的机器人关节角度轨迹曲线.仿真实验表明,所设计的运动学参数是正确的,从而达到了预定的目标.该工具箱可以对机器人进行图形仿真,分析真实机器人控制时的数据结果,对机器人的研究开发具有较高的经济实用价值. 展开更多
关键词 机器人 轨迹规划 MATLAB 仿真
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一种机器人轨迹规划的优化算法 被引量:58
10
作者 李东洁 邱江艳 尤波 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期123-127,共5页
为了使机器人运动轨迹平滑且工作时间最优,以SCARA机器人为研究对象,在考虑各关节速度、加速度和加速度变化约束的基础上,对机器人在关节空间中进行轨迹规划。采用遗传算法对关节空间中各关键点间的运行时间间隔进行规划。利用ADAMS/Vie... 为了使机器人运动轨迹平滑且工作时间最优,以SCARA机器人为研究对象,在考虑各关节速度、加速度和加速度变化约束的基础上,对机器人在关节空间中进行轨迹规划。采用遗传算法对关节空间中各关键点间的运行时间间隔进行规划。利用ADAMS/View搭建的机器人仿真模型,以遗传算法产生的最优时间间隔为机器人轨迹规划仿真的依据,在ADAMS中进行机器人运动学仿真。仿真结果表明,所设计的机器人轨迹规划方法既能保证工作时间最优,又可使机器人的轨迹平滑。 展开更多
关键词 机器人 轨迹规划 遗传算法 ADAMS
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工业机器人关节空间轨迹规划及优化研究综述 被引量:60
11
作者 郭勇 赖广 《机械传动》 北大核心 2020年第2期154-165,共12页
随着机器人技术的发展,工业机器人广泛应用于自动化生产之中,极大地提高了生产效率以及自动化程度。轨迹规划是完成作业任务的关键环节,而轨迹优化则进一步提高了任务完成质量,也顺应了工业发展的需要。对工业机器人关节空间的轨迹规划... 随着机器人技术的发展,工业机器人广泛应用于自动化生产之中,极大地提高了生产效率以及自动化程度。轨迹规划是完成作业任务的关键环节,而轨迹优化则进一步提高了任务完成质量,也顺应了工业发展的需要。对工业机器人关节空间的轨迹规划及优化研究进展进行了综述。首先,简述了关节空间轨迹规划算法,指出多项式插值是主要方式,B样条曲线因其优良特性是今后发展的必然趋势。然后,对不同目标下的轨迹优化进行了全面综述,指出优化目标的确定以及算法的改进等还存在的问题。最后,对今后的发展方向进行了展望,多目标优化求解方式以及约束的动态调整等将是今后的研究重点。 展开更多
关键词 工业机器人 关节空间 轨迹规划 轨迹优化
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基于粒子群优化的时间最优机械臂轨迹规划算法 被引量:57
12
作者 付荣 居鹤华 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2011年第6期802-808,共7页
根据机械臂运动学约束,提出了关节空间基于粒子群优化(PSO)的时间最优3-5-3多项式插值轨迹规划算法,解决了由于多项式插值轨迹规划具有阶次高、没有凸包性质等缺点,难以应用传统优化方法进行优化的问题.粒子群算法结构简单、参数易调整... 根据机械臂运动学约束,提出了关节空间基于粒子群优化(PSO)的时间最优3-5-3多项式插值轨迹规划算法,解决了由于多项式插值轨迹规划具有阶次高、没有凸包性质等缺点,难以应用传统优化方法进行优化的问题.粒子群算法结构简单、参数易调整的特点弥补了多项式阶插值的缺点.直接在优化目标空间搜索,巧妙地避免了粒子群计算构造自变量和因变量的映射,降低了搜索维数,简化了计算.在优化过程中,采用两个适应度函数之间切换的开关控制,使各段插值尽快收敛于运动学约束内.通过与传统3-5-3多项式插值的运动位置、速度、加速度曲线对比,证明该方法运行时间更短,稳定性和流畅性更好. 展开更多
关键词 机械臂 轨迹规划 时间最优 粒子群优化 多项式插值
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工业机器人上下料技术及数控车床加工技术组合应用研究 被引量:58
13
作者 郑泽钿 陈银清 +2 位作者 林文强 张火勇 邱勇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第7期105-109,共5页
为提高数控加工的切削效率和加工精度,对工业机器人上下料技术及数控机床加工技术组合应用进行研究。分析了GSK机器人及980T数控系统车床的特点。针对加工实例,设计机器人自动上下料机构,机器人与数控车床通讯单元,规划机器人上、下料... 为提高数控加工的切削效率和加工精度,对工业机器人上下料技术及数控机床加工技术组合应用进行研究。分析了GSK机器人及980T数控系统车床的特点。针对加工实例,设计机器人自动上下料机构,机器人与数控车床通讯单元,规划机器人上、下料运行轨迹。该研究结果能使机器人与数控车床配合,实现零件加工过程中上下料的自动化和无人化。是一种小型柔性制造单元在数控加工中的具体应用。 展开更多
关键词 GSK机器人 上下料技术 980T数控系统车床 轨迹规划
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一种新颖的笛卡尔空间轨迹规划方法 被引量:37
14
作者 任敬轶 孙汉旭 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期217-221,共5页
本文通过对螺旋理论和空间样条曲线生成原理的有机结合 ,提出了一种“虚拟关节”的概念 ,在此基础上给出了一种新颖的笛卡尔空间的机器人轨迹规划方法 .由于这种方法综合了关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划各自所具有的优点 ,因此... 本文通过对螺旋理论和空间样条曲线生成原理的有机结合 ,提出了一种“虚拟关节”的概念 ,在此基础上给出了一种新颖的笛卡尔空间的机器人轨迹规划方法 .由于这种方法综合了关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划各自所具有的优点 ,因此既简单又直观 .而且 ,利用该方法可以很容易地得到一条经过所有控制点并满足所要求边界条件的空间轨迹 .为验证其有效性 ,本文基于一种 展开更多
关键词 笛卡尔空间 轨迹规划 螺旋理论 三次样条 工业机器人
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基于Gauss伪谱法的UCAV对地攻击武器投放轨迹规划 被引量:49
15
作者 张煜 张万鹏 +1 位作者 陈璟 沈林成 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1240-1251,共12页
研究无人作战飞机(UCAV)在对地攻击阶段的武器投放轨迹规划问题。针对传统方法在处理复杂的飞行器运动学、动力学约束上存在的困难,提出了一种基于Gauss伪谱法(GPM)的求解策略。首先,为了最大程度地逼近实际飞行环境,对UCAV的气动力特... 研究无人作战飞机(UCAV)在对地攻击阶段的武器投放轨迹规划问题。针对传统方法在处理复杂的飞行器运动学、动力学约束上存在的困难,提出了一种基于Gauss伪谱法(GPM)的求解策略。首先,为了最大程度地逼近实际飞行环境,对UCAV的气动力特性、发动机推力特性、油耗特性及大气环境特性进行了高精度拟合,并充分考虑了飞行器各种飞行性能约束和战场环境约束;其次,采用快速求解算法计算制导炸弹的可投放区(LAR)包络,将其作为终端约束来确保攻击的命中概率;然后利用GPM将轨迹规划问题转化为非线性规划问题,在此基础上采用序列二次规划(SQP)算法求得最优解。为了提升计算效率及降低初值设置的难度,设计了多步迭代优化策略。对时间最优和燃料最优轨迹优化问题进行了仿真验证,结果表明该方法能够以较高的精度和速度生成真实可行的最佳武器投放轨迹。 展开更多
关键词 轨迹规划 最优控制 Guass伪谱法 动力学约束 序列二次规划 无人作战飞机 可投放区
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三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法 被引量:49
16
作者 梅江平 臧家炜 +2 位作者 乔正宇 刘松涛 宋涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第19期9-17,共9页
以三自由度Delta并联机械手为研究对象,针对其高速搬运作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划策略进行研究。结合实际作业需求,对机械手末端运动轨迹的关键路径点进行设置,建立点到点的搬运作业轨迹。以机械手运动学逆解模型为基础,在... 以三自由度Delta并联机械手为研究对象,针对其高速搬运作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划策略进行研究。结合实际作业需求,对机械手末端运动轨迹的关键路径点进行设置,建立点到点的搬运作业轨迹。以机械手运动学逆解模型为基础,在操作空间利用3-4-5次多项式运动规律建立操作空间运动特征到关节空间运动特征的映射关系。以机械手运动学正解模型为基础,在关节空间利用五次非均匀有理B样条(NURBS)运动规律建立关节空间运动特征到操作空间运动特征的映射关系。在运动轨迹关键点位置及运动时间相同的条件下,对两种轨迹规划方法进行计算机仿真,对比分析机械手关节角度、角速度和角加速度等运动特征,并通过物理样机试验进行验证。结果表明关节空间内基于五次非均匀有理B样条运动规律的轨迹规划方法在减小运动过程中机械手振动和降低电动机功耗等方面优势明显。 展开更多
关键词 并联机器人 轨迹规划 非均匀有理B样条 振动
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三次样条插值在机器人轨迹规划应用中的改进研究 被引量:43
17
作者 张小江 高秀华 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第9期170-171,共2页
讨论了三次样条插值在机器人轨迹规划中的应用,对三次样条插值进行改进,克服了机器人启动和终止加速度突变问题,消除了机器人启动和终止时的振动,保证了机器人整个作业过程的稳定性。实验证实了此改进算法的可行性。
关键词 机器人 三次样条 轨迹规划
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机器人视觉伺服研究综述 被引量:38
18
作者 方勇纯 《智能系统学报》 2008年第2期109-114,共6页
首先对于3种机器人视觉伺服策略,即基于位置的视觉伺服、基于图像的视觉伺服以及2.5维视觉伺服进行了讨论.然后,对于视觉伺服的研究方向和面临的主要问题,如机器人位姿提取、视觉伺服系统的不确定性研究、图像空间的路径规划、智能视觉... 首先对于3种机器人视觉伺服策略,即基于位置的视觉伺服、基于图像的视觉伺服以及2.5维视觉伺服进行了讨论.然后,对于视觉伺服的研究方向和面临的主要问题,如机器人位姿提取、视觉伺服系统的不确定性研究、图像空间的路径规划、智能视觉伺服等进行了分析和讨论.在此基础上,对于机器人视觉伺服领域的未来研究重点,包括如何使参考点位于视场之内,高速伺服策略以及鲁棒视觉伺服技术进行了分析和展望. 展开更多
关键词 机器人 视觉伺服 轨迹规划 鲁棒性
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机械手空间圆弧运动的一种有效轨迹规划方法 被引量:18
19
作者 吴镇炜 谈大龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1999年第1期8-11,45,共5页
本文提出了机器人末端过空间三点作空间圆弧运动的一种有效轨迹规划方法,并成功地应用于我们开发的电子装配机器人中.
关键词 机器人 圆弧运动 轨迹规划 机械手
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速度约束下PSO的六自由度机械臂时间最优轨迹规划 被引量:43
20
作者 李小为 胡立坤 王琥 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期393-398,共6页
以六自由度机械臂的运动学正逆解为前提条件,在关节空间中根据插值点设计机器人的运动轨迹,为使机械臂在不同的速度约束下以最短时间运行,提出了粒子群优化速度约束下的时间最优3-5-3多项式插值轨迹规划方法。粒子群算法结构简单、实现... 以六自由度机械臂的运动学正逆解为前提条件,在关节空间中根据插值点设计机器人的运动轨迹,为使机械臂在不同的速度约束下以最短时间运行,提出了粒子群优化速度约束下的时间最优3-5-3多项式插值轨迹规划方法。粒子群算法结构简单、实现容易,参数易调整,直接选择以多项式插值时间为变量的搜索空间中进行PSO优化,并且对不符合速度约束条件的插值时间进行筛选。通过离化得到六自由度机械臂限速运行下的最短时间,在机器人控制平台上进行实时实验,得到关节运动位置、速度、加速度曲线,证明了该方法能够准确地实现任意速度约束的时间最优轨迹规划。 展开更多
关键词 机器人 六自由度机械臂 粒子群优化 轨迹规划 多项式插值 速度约束 时间最优
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