基于混合多项式插值的工业机器人关节运动规划

对于工业机器人速度约束的点到点关节运动规划,三次多项式规划存在角加速度不连续的问题,五次多项式规划方法需要预先设定目标点的角加速度值,容易引起角速度较大波动,3-5-…-5-3混合多项式规划因为五次多项式的存在,同样容易引起角速度较大波动。针对这些问题,提出一种三次多项式与四次多项式混合规划方法,第一段运动规划采用三次多项式插值,其余规划都采用四次多项式插值,在指定中间目标点角速度的同时,确保角加速度的连续性,且无需预先设定角加速度的值,避免角加速度预设定值不合理引起的角速度较大波动。并且为了避免运动规划中出现角速度峰值过大,提出了运动时间的计算方法,并设定2个目标点处较大速度为最大值,使得规划的角速度波动较小。通过算例验证了所提方法的合理性和有效性,与其他2种规划方法进行比较,有效解决了速度约束的点到点关节运动规划存在的问题,有利于提升工业机器人的工作性能和使用寿命。

基于六自由度机械臂的带电作业机械手模型设计研究

为满足高危环境下带电机器人的作业需求,避免机械臂在运动过程中出现抖动、失控等不良现象,提出基于六自由度机械臂的带电作业机械手模型。首先基于机械臂关节参数构建动力学模型,然后引入混合多项式插值法和粒子群算法对机械臂轨迹规划问题进行分析。实验结果表明,在粒子群优化算法下,机械臂4个关节的运行总时间分别为3.48、3.57、4.58和3.84 s,总运行时间最少缩短了10 s。在约束条件下,机械臂各关节始终处于安全范围内,不存在关节力矩大幅振荡情况。实验结果证实该带电作业机械手模型具有较好的应用效果。

基于改进粒子群算法的六自由度机械臂时间最优轨迹规划

针对六自由度机械臂时间最优轨迹规划问题,提出一种基于改进粒子群算法的4-3-4混合多项式插值轨迹规划算法。算法采用自适应惯性权重,它能根据搜索过程的各个阶段采用相应大小的权重,有利于跳出局部最优陷阱,保持粒子群多样性;以非线性学习因子代替传统粒子群算法中固定的学习因子,有效提高算法的收敛速度和求解精度。通过MATLAB进行仿真验证,结果表明改进粒子群算法收敛速度提高46%,寻优精度提高38%,同时机械臂轨迹规划时间缩短了大约36%,充分地证明了该轨迹规划算法的可靠性和优越性。

多种方法的工业机器人轨迹规划与仿真

针对工业机器人运动过程中产生的冲击振动现象,提出采用多种方法进行运动轨迹规划。通过关节角度、角速度和角加速度随时间变化曲线来反映轨迹变化规律。基于HA006型机器人D-H参数建立MATLAB模型,针对空间轨迹规划问题采用三次、五次多项式插值、3-5-3混合多项式插值方法以及B样条插值优化五次多项式插值函数轨迹的新方法。结果表明,加速度曲线直接影响了运动过程中力的突变;B样条插值优化的轨迹在MATLAB软件中的仿真输出结果更加平滑,较好地消除了力的突变现象,能有效提高机器人运动质量和使用寿命,并为后续关节控制研究工作奠定基础。

3R二衬切割机器人轨迹规划及仿真分析

为确保3R二衬切割机器人末端执行器对隧道圆弧面切割的连续性,同时要求各臂架轨迹运行过程角速度、加速度的连续性,运用D-H法建立机器人运动学模型,推导运动学逆解;使用蒙特卡洛算法对末端执行器可达空间进行仿真分析,保证末端执行器轨迹规划的可行性、合理性与准确性。在关节空间中,采用三次、五次多项式与多项式混合插值对机器人轨迹规划仿真并对比,分析各臂架的角度、角速度、角加速度随时间变化的函数关系。仿真结果表明:与三次多项式相比,多项式混合插值各臂架最大角加速度平均降低42.1%;与五次多项式相比,多项式混合插值中各臂架的最大角速度平均降低18.9%,最大角加速度平均降低33.1%,使加速度变化更为平滑,保证整机运行的平稳性。