协作机器人时间最优轨迹规划研究 被引量：1

1

作者 张涛 张建业 吴子朝 《机床与液压》 北大核心 2025年第3期12-19,共8页

通过调研主流协作机器人参数,针对搬运、码垛等轻工领域需求制定性能指标,采用“臂腕分离”方法进行机器人构型设计及关节模组研究。以该机器人为研究对象,为实现过指定路径点的时间最优轨迹规划,并确保各关节运动平滑、连续,在满足运... 通过调研主流协作机器人参数,针对搬运、码垛等轻工领域需求制定性能指标,采用“臂腕分离”方法进行机器人构型设计及关节模组研究。以该机器人为研究对象,为实现过指定路径点的时间最优轨迹规划,并确保各关节运动平滑、连续,在满足运动学约束条件下,使用3-5-3多项式插值方法进行关节空间轨迹规划。鉴于经典海洋捕食者算法局部搜索能力较差的问题,引入混沌映射初始化和自适应参数策略进行改进,并将新算法应用于3-5-3多项式插值的时间最优轨迹规划中。通过MATLAB仿真分析,改进后的各关节轨迹平滑连续且运行时间缩短,证明该改进算法在机器人轨迹规划中的有效性和可行性。 展开更多

关键词 协作机器人 时间最优轨迹规划 海洋捕食者算法

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基于改进粒子群算法的6R机械臂时间最优轨迹规划 被引量：2

2

作者 王迈新 闫莉 李雨菲 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第2期36-42,共7页

为了提高机械臂的工作效率和稳定性,提出一种改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)的时间最优5次B样条插值轨迹优化算法。以UR10机械臂为研究对象,首先,利用5次B样条曲线对给定的轨迹点进行插值;其次,针对传统PSO算法存在... 为了提高机械臂的工作效率和稳定性,提出一种改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)的时间最优5次B样条插值轨迹优化算法。以UR10机械臂为研究对象,首先,利用5次B样条曲线对给定的轨迹点进行插值;其次,针对传统PSO算法存在求解精度低、易陷入局部最优的缺陷,调整算法中的惯性权重和认知因子,使其随着迭代次数的增加而动态改变数值大小,进而提高算法前期全局搜索能力和后期局部搜索能力;最后,通过3种测试函数测试和仿真实验验证,结果表明,改进后的PSO算法的求解精度提升,可以有效提高机械臂的工作效率。 展开更多

关键词 机械臂 5次B样条曲线 粒子群算法 时间最优轨迹规划 全局搜索能力 局部搜索能力

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基于改进哈里斯鹰优化算法的喷涂机器人时间最优轨迹规划

3

作者 范超杰 熊涛 +2 位作者 齐淑林 李浩 李自成 《机床与液压》 北大核心 2025年第11期10-18,共9页

高铁车内阻尼涂料喷涂覆盖全车身,车内结构复杂、喷涂面积大,机器人喷涂轨迹规划所需的时间长。为了提高高铁车内机器人喷涂效率,在3-5-3次多项式插值的基础上,确定时间最优的目标函数与约束条件,引入非线性能量衰减策略对哈里斯鹰优化(... 高铁车内阻尼涂料喷涂覆盖全车身,车内结构复杂、喷涂面积大,机器人喷涂轨迹规划所需的时间长。为了提高高铁车内机器人喷涂效率,在3-5-3次多项式插值的基础上,确定时间最优的目标函数与约束条件,引入非线性能量衰减策略对哈里斯鹰优化(HHO)算法进行改进,提出一种基于改进哈里斯鹰优化(IHHO)算法的喷涂机器人时间最优轨迹规划方法。选取6-DOF机器人进行仿真分析,分别对比了粒子群优化(PSO)算法、HHO算法和IHHO算法的收敛性、机器人关节变化和执行器末端轨迹。模拟高铁车身内侧搭建机器人喷涂实验平台,导入上述3种优化算法进行验证。仿真与实验结果表明,IHHO算法的最优时间与计算时间相比PSO和HHO分别缩短26.29%、14.74%和30.16%、17.86%,优化得到的机器人关节角度、角速度和角加速度曲线平滑、无突变;IHHO算法的喷涂时间相比PSO和HHO分别缩短了23.54%和13.23%,且喷涂时间稳定性最优。 展开更多

关键词 改进哈里斯鹰优化算法 3-5-3次多项式插值 时间最优轨迹规划 喷涂机器人

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工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的理论与实验研究(英文) 被引量：43

4

作者 谭冠政 王越超 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期185-192,共8页

提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法 ,它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下 ,机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间最短 .在这种方法中 ,所规划的关节轨迹都采用二次多项... 提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法 ,它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下 ,机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间最短 .在这种方法中 ,所规划的关节轨迹都采用二次多项式加余弦函数的形式 ,不仅可以保证各关节运动的位移、速度、加速度连续而且还可以保证各关节运动的二阶加速度连续 .采用这种方法 ,既可以提高机器人的工作效率又可以延长机器人的工作寿命 .以PUMA 5 6 0机器人为对象进行了计算机仿真和机器人实验 ,结果表明这种方法是正确和有效的 .它为工业机器人在非线性运动学约束条件下的时间最优轨迹规划及控制问题提供了一种较好的解决方案 . 展开更多

关键词 工业机器人 时间最优轨迹规划 轨迹控制 余弦函数 最优化算法 计算机仿真

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基于超冗余度机械臂动力学的时间最优轨迹规划 被引量：6

5

作者 王建滨 马培荪 +1 位作者 徐军 郝颖明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期1360-1364,共5页

基于超冗余度机械臂的动力学方程 ,提出了一种超冗余度机械臂同时受速度和力矩约束的时间最优轨迹规划方法 .它首先采用 B样条曲线拟合无碰撞离散路径 ,得到由伪位移参数 s表示的超冗余度机械臂连续、光滑运动路径 ,然后对动力学方程和... 基于超冗余度机械臂的动力学方程 ,提出了一种超冗余度机械臂同时受速度和力矩约束的时间最优轨迹规划方法 .它首先采用 B样条曲线拟合无碰撞离散路径 ,得到由伪位移参数 s表示的超冗余度机械臂连续、光滑运动路径 ,然后对动力学方程和约束方程进行数学变换 ,得到由 s表示的动力学方程和约束方程 ,最后以 s和伪速度 s· 分别作为动态规划的阶段变量和状态变量 ,对超冗余度机械臂进行时间最优轨迹规划 .仿真结果表明 ,所给出的时间最优轨迹规划算法是正确的 。 展开更多

关键词 超冗余度机械臂 动力学 时间最优轨迹规划 动态规划 速度约束 力矩约束 自由度

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基于IAGA的机械手时间最优轨迹规划 被引量：11

6

作者 周小燕 高峰 +1 位作者 鲍官军 杨庆华 《机电工程》 CAS 2009年第8期1-3,40,共4页

为了实现机械手在约束范围内以最快的速度运动,将遗传算法应用于机械手时间最优轨迹规划的研究。在遗传算法进化过程的基础上,提出了一种基于种群集散状态的改进自适应遗传算子,同时采用了优胜劣汰的选择方式,进化后期交换交叉和变异的... 为了实现机械手在约束范围内以最快的速度运动,将遗传算法应用于机械手时间最优轨迹规划的研究。在遗传算法进化过程的基础上,提出了一种基于种群集散状态的改进自适应遗传算子,同时采用了优胜劣汰的选择方式,进化后期交换交叉和变异的顺序,有效地解决了简单遗传算法的两大缺陷。对PUMA560的前三铰进行了仿真试验,并与混沌优化法进行了对比分析。实验结果表明,所提出的算法可以有效地防止早熟,收敛速度更快,鲁棒性更好且拥有较强的寻优能力。 展开更多

关键词 改进自适应遗传算法 机械手 时间最优轨迹规划

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基于改进蝴蝶算法的机械臂时间最优轨迹规划 被引量：10

7

作者 周明月 周明伟 +1 位作者 刘桂岐 程超 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第S02期107-114,共8页

机械臂在轨迹规划过程中,为使驱动装置符合实际负载要求,各关节速度和加速度在选取上会相对保守,导致完成一套动作需要的时间过长,从而使基于运动速度和加速度的机械臂的连续性和平稳性未能充分发挥。为解决机械臂各个关节速度和加速度... 机械臂在轨迹规划过程中,为使驱动装置符合实际负载要求,各关节速度和加速度在选取上会相对保守,导致完成一套动作需要的时间过长,从而使基于运动速度和加速度的机械臂的连续性和平稳性未能充分发挥。为解决机械臂各个关节速度和加速度的优化问题,提出一种基于改进蝴蝶算法的机械臂时间最优轨迹规划方法。首先,利用3-5-3多项式插值算法对AUBO-i5六自由度机械臂构造机械臂运动轨迹,然后,利用引入莱维飞行和正弦余弦算法的蝴蝶优化算法对运动轨迹进行时间优化,在满足工作需求的前提下,减少机械臂的运行时间。仿真结果表明,改进的蝴蝶算法与同类算法相比,不易陷入局部最优,且具有更高的寻优精度。将改进的蝴蝶算法应用在轨迹规划中,机械臂的运动时间大大缩短,可保证机械臂在实际生产中平稳高效地完成任务。 展开更多

关键词 机械臂 时间最优轨迹规划 改进的蝴蝶算法 3-5-3多项式

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基于网格搜索算法的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划 被引量：12

8

作者 刘栋财 董广宇 +1 位作者 杜玉红 李文鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期1589-1598,共10页

针对6-RUS并联喷涂机器人再现轨迹不平滑、轨迹规划效率低等问题,提出了基于优化贝塞尔曲线节点位置的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划方法。首先,将预处理的轨迹离散化为网格点,更新节点参数并优化贝塞尔曲线弧长,进一步拟合小线段路... 针对6-RUS并联喷涂机器人再现轨迹不平滑、轨迹规划效率低等问题,提出了基于优化贝塞尔曲线节点位置的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划方法。首先,将预处理的轨迹离散化为网格点,更新节点参数并优化贝塞尔曲线弧长,进一步拟合小线段路径获取最优几何路径;然后,计算不同粗网格点对应的最佳速度以及求解时间,选择合适的粗网格点,进一步以较小步长密化网格点间路径,迭代求解正反向最大速度,搜索路径的最佳速度曲线,获取6-RUS并联机器人的最佳运行时间。最后,在自研的6-RUS并联机器人平台上进行实验。结果表明,在相同示教轨迹条件下,基于所提的改进贝塞尔曲线算法得到的路径长为8.12 m,优于传统贝塞尔曲线算法以及G2CBS算法的结果;同时将改进的时间最优轨迹规划算法(TOPP)用于优化后的示教路径,所提算法的最优速度曲线的求解时间为416.4 ms,与TOPP-RA算法的最优速度曲线的求解时间相比缩短了244.7 ms,而且该算法下最优轨迹规划时间也优于TOPP-RA算法,该方法提高了最佳速度的求解速率,缩短了6-RUS并联机器人轨迹再现时间,提高了工作效率。 展开更多

关键词 6-RUS并联机器人 改进的时间最优轨迹规划 贝塞尔曲线 网格搜索

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改进鲸鱼优化算法在机械臂时间最优轨迹规划的应用 被引量：15

9

作者 赵晶 祝锡晶 +1 位作者 孟小玲 吴霄 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期388-395,共8页

针对机械臂时间最优轨迹规划问题,提出一种改进鲸鱼优化算法的最优轨迹规划方法。首先把机械臂各个关节的角度、角速度、角加速度作为约束参数,在关节空间中采用五次多项式插值构造机械臂的轨迹,然后建立以机械臂运行时间最优为目标的... 针对机械臂时间最优轨迹规划问题,提出一种改进鲸鱼优化算法的最优轨迹规划方法。首先把机械臂各个关节的角度、角速度、角加速度作为约束参数,在关节空间中采用五次多项式插值构造机械臂的轨迹,然后建立以机械臂运行时间最优为目标的目标函数,采用改进的鲸鱼优化算法(IWOA)来对时间进行优化,提高机械臂的运行效率。最后通过MATLAB进行仿真,结果表明,改进的鲸鱼优化算法相较于其它同类算法求解精度更高,收敛速度更快,并且经过IWOA和轨迹优化结合得到的机械臂的位移、速度和加速度曲线都是平滑的且没有明显的突变,验证了该轨迹规划方法的有效性。 展开更多

关键词 机械臂 时间最优轨迹规划 改进的鲸鱼优化算法 五次多项式

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基于PSO算法的双臂机器人时间最优轨迹规划 被引量：9

10

作者 占涛 杨光友 《中国农机化学报》 2017年第6期82-88,108,共8页

依据双臂机器人运动学约束条件,将已完成无碰撞路径规划的由两个5自由度机械臂构成的双臂机器人作为一个具有10自由度的单臂机器人,采用多段样条多项式插值对其一般时间最优轨迹规划问题进行研究,并以4-3-3-4次多项式插值为例,运用PSO... 依据双臂机器人运动学约束条件,将已完成无碰撞路径规划的由两个5自由度机械臂构成的双臂机器人作为一个具有10自由度的单臂机器人,采用多段样条多项式插值对其一般时间最优轨迹规划问题进行研究,并以4-3-3-4次多项式插值为例,运用PSO算法对双臂机器人各段插值时间进行优化,得到满足速度约束条件下的最优插值时间,并由此得到双臂机器人各个关节的运动位置、速度和加速度曲线,仿真结果表明,该方法能够有效实现指定速度约束下已完成无碰撞路径规划的双臂机器人时间最优轨迹规划。 展开更多

关键词 双臂机器人 时间最优轨迹规划 PSO算法 多项式插值 速度约束

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工业机器人的时间最优轨迹规划 被引量：4

11

作者 张文军 王伟 《南方农机》 2016年第6期80-80,82,共2页

随着我国工业逐步向现代化迈进,工业机器人的作用越来越重要。做好机器人的最优时间轨迹规划是实现机器人最优控制的一个重要前提。规划时间最优轨迹的目的就是最大程度的提高机器人的操作速度以缩短其运行的时间,最终提高机器人的工作... 随着我国工业逐步向现代化迈进,工业机器人的作用越来越重要。做好机器人的最优时间轨迹规划是实现机器人最优控制的一个重要前提。规划时间最优轨迹的目的就是最大程度的提高机器人的操作速度以缩短其运行的时间,最终提高机器人的工作效率。本文对工业机器人的时间最优轨迹规划问题作了一个简要的概述。 展开更多

关键词 工业机器人 轨迹规划 时间最优轨迹规划

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基于B样条与鲸鱼优化算法的机械臂轨迹规划 被引量：3

12

作者 陆志国 王逍 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期683-689,共7页

为了提高机械臂的工作效率,构建一种基于B样条与鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的机械臂时间最优轨迹规划方法.用蒙特卡罗法描绘机械臂的工作空间,用B样条对给出的路径点进行插值处理,根据机械臂各个关节的性能,引入... 为了提高机械臂的工作效率,构建一种基于B样条与鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的机械臂时间最优轨迹规划方法.用蒙特卡罗法描绘机械臂的工作空间,用B样条对给出的路径点进行插值处理,根据机械臂各个关节的性能,引入角速度与角加速度约束,同时加入边界条件.在构建时间最优的目标函数后,利用引入惯性权重值的WOA对机械臂运行时间进行优化.用Matlab进行仿真验证,结果表明构建的算法在时间优化方面效果好于传统的5次多项式方法,并且角速度与角加速度曲线连续平滑,验证了算法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 机械臂 时间最优轨迹规划 蒙特卡罗法 B样条 鲸鱼优化算法

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包装生产线的操作臂轨迹规划的一种优化方法 被引量：1

13

作者 景会成 李嘉琪 +1 位作者 王福斌 曾凯 《包装工程》 CAS 北大核心 2023年第7期211-221,共11页

目的为提高仓库存储、包装生产领域操作臂运动效率,提出一种基于混合优化的鲸鱼算法(MAIWOA)来求解操作臂始末2点运动过程中时间最优值。方法首先是通过混沌算法优化初始化种群;其次,提出一种对勾函数和包围收缩学习机制来帮助算法跳出... 目的为提高仓库存储、包装生产领域操作臂运动效率,提出一种基于混合优化的鲸鱼算法(MAIWOA)来求解操作臂始末2点运动过程中时间最优值。方法首先是通过混沌算法优化初始化种群;其次,提出一种对勾函数和包围收缩学习机制来帮助算法跳出局部收敛;然后利用改进的反向树形拓扑结构来提高种群探索的多样性;采取改进收敛因子和自适应权重机制来平衡前中期的全局探索能力和后期的收敛性。结果该算法在收敛速度和收敛精度上均有可观的提升。将该算法应用到五次多项式插值关节运动时间最优求解上取得了很好的效果,关节1、2、3的运动时间由20 s分别缩减到了9.6425、9.2515、10.787 s,效率分别提高了51.79%、53.74%、46.07%。结论将MAIWOA应用到一般性操作臂轨迹规划上,可提高生产线上操作臂的执行效率。 展开更多

关键词 惯性权重 收敛因子 反向学习机制 优化的树形拓扑结构 时间最优轨迹规划

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