基于五次多项式的码垛机器人轨迹规划 被引量：29

1

作者 孙玥 魏欣 《包装工程》 CAS 北大核心 2017年第21期159-163,共5页

目的为了实现多轴码垛机器人速度和加速度变化曲线光滑、稳定,简化轨迹规划算法。方法介绍码垛机器人结构,并在码垛机器人结构基础上对码垛机器人运动进行分析,在关节空间下提出一种五次多项式插值的码垛机器人轨迹规划方法,利用五次函... 目的为了实现多轴码垛机器人速度和加速度变化曲线光滑、稳定,简化轨迹规划算法。方法介绍码垛机器人结构,并在码垛机器人结构基础上对码垛机器人运动进行分析,在关节空间下提出一种五次多项式插值的码垛机器人轨迹规划方法,利用五次函数对码垛机器人各个关节速度和加速度进行拟合插值。结果仿真结果表明,五次多项式轨迹规划方法拟合曲线更加光滑,同时保证速度和加速度无突变,保证了码垛机器人运动过程更加平稳。结论该轨迹规划方法能够保证码垛机器人按照预定的轨迹实现速度和加速度的平滑过渡,提升了码垛机器人运动精度。 展开更多

关键词 码垛机器人 速度和加速度 轨迹规划 五次多项式插值 仿真

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基于改进模拟退火遗传算法的机械臂轨迹优化 被引量：2

2

作者 徐强 徐坚磊 +3 位作者 胡燕海 陈海辉 张行 邢兆辉 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第2期404-412,共9页

为了优化机械臂的工作轨迹,提出了一种改进模拟退火遗传算法。综合考虑机械臂的作业要求及性能特点,利用五次多项式插值的方法在关节空间内规划出一条平滑的运动轨迹。通过罚函数法处理不满足约束条件的个体,动态线性标定法对适应度函... 为了优化机械臂的工作轨迹,提出了一种改进模拟退火遗传算法。综合考虑机械臂的作业要求及性能特点,利用五次多项式插值的方法在关节空间内规划出一条平滑的运动轨迹。通过罚函数法处理不满足约束条件的个体,动态线性标定法对适应度函数进行重新标定。设置一种交叉概率和变异概率自适应调节机制改进遗传算法,并引入模拟退火算法的退火思想,有效避免了算法陷入局部最优。仿真结果表明:改进模拟退火遗传算法优化后的轨迹相比传统遗传算法有效缩短了机械臂的运动时间,进而提高了机械臂的工作效率。 展开更多

关键词 机械臂 五次多项式插值 模拟退火遗传算法 轨迹优化 罚函数法

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基于改进TEB的机器人电机运动规划算法

3

作者 坚葆林 张博文 李许军 《电气工程学报》 北大核心 2025年第1期88-98,共11页

针对传统时间弹性带(Time elastic band,TEB)算法在稠密障碍物环境中存在的全局路径偏离、路径不平滑及机器人运动不连续问题,提出一种结合电机控制优化的改进TEB平滑路径规划算法。该算法首先对机器人静态位姿进行动态自适应采样,确保... 针对传统时间弹性带(Time elastic band,TEB)算法在稠密障碍物环境中存在的全局路径偏离、路径不平滑及机器人运动不连续问题,提出一种结合电机控制优化的改进TEB平滑路径规划算法。该算法首先对机器人静态位姿进行动态自适应采样,确保机器人在高密度障碍物区域中紧密跟随全局路径。在此基础上,通过对TEB优化目标函数的扩展,利用五次多项式插值法引入轨迹连续性代价约束,减少电机的频繁加减速行为,实现机器人的路径平滑与运动连续。通过仿真对比试验,验证了所提改进TEB算法相较于现有基准算法,在保持电机稳定运行的前提下,能够规划出更贴近全局路径的平滑轨迹,使机器人高效穿越稠密障碍物区域。本研究为提升机器人在复杂环境中的路径规划能力与电机控制性能提供了有效方法。 展开更多

关键词 时间弹性带 电机控制 动态自适应 五次多项式插值 轨迹连续性约束

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煤矿救援机器人机械臂轨迹规划算法研究 被引量：9

4

作者 韩涛 李静 +2 位作者 黄友锐 徐善永 许家昌 《工矿自动化》 北大核心 2021年第11期45-52,共8页

针对煤矿井下复杂环境中救援机器人机械臂轨迹规划不合理、规划方法收敛速度慢等问题,提出了一种基于融合杜鹃搜索的灰狼优化(CS-GWO)算法的煤矿救援机器人机械臂轨迹规划算法。以五次多项式插值为基本轨迹规划方法,在机械臂关节空间进... 针对煤矿井下复杂环境中救援机器人机械臂轨迹规划不合理、规划方法收敛速度慢等问题,提出了一种基于融合杜鹃搜索的灰狼优化(CS-GWO)算法的煤矿救援机器人机械臂轨迹规划算法。以五次多项式插值为基本轨迹规划方法,在机械臂关节空间进行轨迹规划,通过CS-GWO算法对得到的轨迹进行优化,实现机械臂时间-能量最优轨迹规划。CS-GWO算法在灰狼优化(GWO)算法的位置更新方式中融入杜鹃搜索(CS)算法的2次扰动过程,结合CS算法的莱维飞行模式和鸟巢位置随机更新的特点,使得狼群在向猎物逼近的过程中能够随机跳出局部搜索区域,扩大了搜索范围,避免算法陷入局部最优解,增强了GWO算法的全局搜索能力。Matlab仿真结果表明,CS-GWO算法能够有效提高CS算法的收敛速度和GWO算法的全局搜索能力,其稳定性更好,整体性能较优;利用机械臂轨迹规划算法可得到一条时间-能量最优轨迹,各关节角位移、角速度、角加速度曲线均光滑、连续,有效解决了煤矿井下复杂环境中救援机器人机械臂最优轨迹规划问题。 展开更多

关键词 煤矿救援机器人 机械臂 轨迹规划 关节角轨迹 五次多项式插值 灰狼优化算法 杜鹃搜索算法

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基于MATLAB Robotics工具箱的ER50机器人轨迹规划与仿真 被引量：17

5

作者 任军 吴正虎 曹秋玉 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第8期33-36,共4页

为研究ER50机器人的轨迹规划,首先根据D-H参数法对机器人正、逆运动学进行了求解,得到了机器人关节变量与末端位姿的关系。然后在MATLAB Robotics工具箱中建立了机器人的仿真模型,通过对机器人进行正、逆运动学仿真验证了模型的正确性... 为研究ER50机器人的轨迹规划,首先根据D-H参数法对机器人正、逆运动学进行了求解,得到了机器人关节变量与末端位姿的关系。然后在MATLAB Robotics工具箱中建立了机器人的仿真模型,通过对机器人进行正、逆运动学仿真验证了模型的正确性。最后使用五次多项式插值法结合MATLAB Robotics工具箱对ER50机器人进行了空间任意点到点的轨迹规划仿真,得到了平滑连续的轨迹曲线。仿真结果表明机器人轨迹规划合理且各关节运动性能良好,为进一步研究ER系列机器人提供了参考依据。 展开更多

关键词 ER50机器人 MATLAB仿真 五次多项式插值 轨迹规划

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一种新型板材安装机器人的空间直线轨迹规划 被引量：1

6

作者 樊旭 杨冬 +2 位作者 张改萍 李贺立 李铁军 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第6期62-68,共7页

针对自主研发的建筑板材安装机器人进行了空间直线轨迹规划的研究。对该机器人进行了运动学分析,并在关节空间中运用模拟CP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划,从而保证了在运动控制中各关节运动的实时同步性和速度连续性。借助Mat... 针对自主研发的建筑板材安装机器人进行了空间直线轨迹规划的研究。对该机器人进行了运动学分析,并在关节空间中运用模拟CP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划,从而保证了在运动控制中各关节运动的实时同步性和速度连续性。借助Matlab机器人工具箱和Labview编程软件进行了仿真与实验,完成了对机器人末端空间直线轨迹规划的任务。 展开更多

关键词 板材安装机器人 运动学分析 空间直线轨迹规划 五次多项式插值

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一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析 被引量：6

7

作者 张良安 王祥 谢胜龙 《包装工程》 CAS 北大核心 2022年第19期235-242,共8页

目的针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题,设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上,通过改进其末端结构以增加机器人的自由度,从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D... 目的针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题,设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上,通过改进其末端结构以增加机器人的自由度,从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上,采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析,验证机器人运动学模型的正确性。最后,基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续,没有任何断点与突变点。结论表明该机器人运动平稳,具有良好的运动学性能,从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 SCARA机器人 D-H参数法 机器人运动学 五次多项式插值 轨迹规划

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钻锚机器人钻臂轨迹规划方法研究 被引量：7

8

作者 雷孟宇 张旭辉 +4 位作者 杨文娟 董征 万继成 张超 杜昱阳 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期180-190,共11页

为提高煤矿巷道支护效率,改善掘进工作面自动化智能化程度,设计了一种集成悬臂式掘进机和六自由度机械臂的钻锚机器人,研究了钻锚孔孔序规划策略及钻臂轨迹规划方法。首先,基于改进的DH方法建立机械臂结构的运动学模型,分析其运动学正... 为提高煤矿巷道支护效率,改善掘进工作面自动化智能化程度,设计了一种集成悬臂式掘进机和六自由度机械臂的钻锚机器人,研究了钻锚孔孔序规划策略及钻臂轨迹规划方法。首先,基于改进的DH方法建立机械臂结构的运动学模型,分析其运动学正解和逆解,解算钻机空间位姿及对应的关节变量值;其次,基于蒙特卡罗随机数方法分析机械臂运动空间,求解双机械臂运动范围;基于钻锚作业工艺要求提出一种钻锚孔孔序规划策略,在不同条件下两机械臂按照一定锚固顺序完成顶板锚固作业任务;最后,基于五次多项式插值方法完成机械臂轨迹规划,以实现钻臂快速平稳达到目标位置。仿真结果表明,钻锚机器人能满足宽×高为6000mm×4500mm范围内的巷道支护要求,基于该孔序规划策略和钻臂轨迹规划方法,两钻机在进行顶板锚固作业任务时能有效避免干涉,实现准确、平稳运动至锚固点,完成锚固任务。研究结果为发展自动支护和智能掘进提供了一种思路和方法。 展开更多

关键词 钻锚机器人 运动学模型 工作空间 轨迹规划 五次多项式插值 煤矿

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六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究 被引量：5

9

作者 何康佳 何玲 +1 位作者 冯磊 张光星 《机床与液压》 北大核心 2020年第12期171-176,183,共7页

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方... 以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿,最终完成指定任务。 展开更多

关键词 PUMA560 轨迹规划 三次多项式插值 五次多项式插值 五段位置S曲线插补

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接触网双机械臂作业车运动学分析及轨迹规划 被引量：2

10

作者 郑雪楷 刘放 +1 位作者 魏文清 杨言 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期34-39,共6页

针对铁路隧道中,接触网作业车自动化程度低、工作效率低等问题,研制一种可完成钢筋探测、钻孔打锚、拉拔测试、吊柱安装、维修保养等一系列作业的接触网双机械臂作业车。运用标准的D-H法对该双机械臂系统进行运动学建模,并对其进行正逆... 针对铁路隧道中,接触网作业车自动化程度低、工作效率低等问题,研制一种可完成钢筋探测、钻孔打锚、拉拔测试、吊柱安装、维修保养等一系列作业的接触网双机械臂作业车。运用标准的D-H法对该双机械臂系统进行运动学建模,并对其进行正逆运动学的分析。通过齐次变换推导其末端执行器的姿态和位置,然后经过MATLAB仿真和数学计算结果比较证明建模的准确性。已知双机械臂系统的初始位姿和工作状态下的末端位姿,采用五次多项式插值的方法对双机械臂进行轨迹规划,并得到此轨迹下的双机械臂各关节的位移、速度和加速度曲线图,为双机械臂系统进一步的优化和后续的研究提供了参考。 展开更多

关键词 接触网双臂作业车 运动学 五次多项式插值 轨迹规划

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自驱动关节臂坐标测量机轨迹规划与仿真 被引量：1

11

作者 胡馨予 胡毅 +2 位作者 韩梁 占瑜毅 郑辰雅 《工具技术》 2020年第6期60-64,共5页

自驱动关节臂坐标测量机以测量为目标,要求测量过程平稳运行,且其确切的目标位置点未知。针对自驱动关节臂坐标测量机的工作过程,提出先加速、再减速后匀速的轨迹规划方法。建立基于D-H模型的运动学方程,将五次多项式插值法和直线插补... 自驱动关节臂坐标测量机以测量为目标,要求测量过程平稳运行,且其确切的目标位置点未知。针对自驱动关节臂坐标测量机的工作过程,提出先加速、再减速后匀速的轨迹规划方法。建立基于D-H模型的运动学方程,将五次多项式插值法和直线插补法结合进行轨迹规划,在MATLAB中建立仿真环境模型。在线测量仿真结果表明,仿真测量过程中的自驱动关节臂坐标测量机速度和加速度连续,未发生突变,达到了减小自驱动关节臂坐标测量机振动的目的。 展开更多

关键词 自驱动关节臂坐标测量机 轨迹规划 五次多项式插值 直线插补

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基于S型曲线的包装堆垛机器人轨迹规划 被引量：19

12

作者 张树刚 赵佳 《包装工程》 CAS 北大核心 2018年第1期136-140,共5页

目的为了保证包装堆直角坐标堆垛机器人系统能够平滑、稳定、高速运行,避免机器人出现速度、加速度的突变,并对机器人轨迹进行规划。方法首先分析直角坐标机器人的运动过程,在此基础上提出一种基于多项式的S型曲线包装堆垛机器人轨迹规... 目的为了保证包装堆直角坐标堆垛机器人系统能够平滑、稳定、高速运行,避免机器人出现速度、加速度的突变,并对机器人轨迹进行规划。方法首先分析直角坐标机器人的运动过程,在此基础上提出一种基于多项式的S型曲线包装堆垛机器人轨迹规划方法,并设计机器人控制系统,利用威纶TK6050ip触摸屏对机器人进行监控和参数设定,采用西门子S7-200 PLC和EM253位置控制模块实现对机器人速度和位置的控制,最后对机器人运动轨迹进行仿真实验分析。结果仿真实验结果表明,该轨迹规划方法能够保证机器人速度和加速度无突变,确保了机器人平滑稳定运行。结论该控制系统有效提高了包装堆垛机器人的运行效率,对于机器人稳定可靠运行具有重要意义。 展开更多

关键词 堆垛机器人 轨迹规划 五次多项式插值 触摸屏 跟踪误差 同步误差

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