基于遺傳算法的B樣條曲線優(yōu)化在機器人軌跡規(guī)劃中應(yīng)用.pdf

1、隨著科技的進步，人們對機器人的要求也越來越高，不僅要求機器人能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)的PTP運動(點對點運動)和簡單的CP運動(如直線運動和圓弧運動)，而且還要能夠沿著特定路徑進行高速運動，實現(xiàn)運動過程中時間最短。為此，本文對沿著特定路徑運動的機器人的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題作了深入研究，成功運用了三次B樣條對由一系列離散路徑點組成的機器人特定路徑進行了逼近，并利用遺傳算法，沿著逼近所得到的機器人路徑，對機器人進行了時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃，從而保證機器人在不

2、偏離原有路徑的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)時間最優(yōu)運動． 首先，本文對機器人應(yīng)用進行了介紹，全面地總結(jié)了國內(nèi)外有關(guān)機器人時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃方面的研究成果，針對目前機器人軌跡優(yōu)化中存在的不足，依據(jù)時間最優(yōu)軌跡的原理，提出了基于遺傳算法優(yōu)化的B樣條曲線。接著，分析了機器人軌跡規(guī)劃的一般性問題，在關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃中，針對不同的條件分別詳述了三次多項式函數(shù)插值、高階多項式插值和拋物線連接的線性函數(shù)插值方法：在笛卡爾空間中，則深入討論了線性函數(shù)插值和圓弧

3、插值。 然后，本文在研究了機器人時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃的基本原理，遺傳算法的優(yōu)化原理及B樣條曲線的計算方法的基礎(chǔ)上，采用B樣條曲線構(gòu)造機器人的軌跡，并利用B樣條曲線的分段處理性特點，提出了一種基于遺傳優(yōu)化算法的機器人時間最優(yōu)軌跡設(shè)計方法。在該方法中，機器人沿整個B樣條曲線運動的總時間的優(yōu)化，可轉(zhuǎn)化為對機器人沿每一段B樣條曲線運動所需的時間的分段優(yōu)化，優(yōu)化時考慮了包括關(guān)節(jié)角速度和角加速度2種約束條件，并在關(guān)節(jié)空間對KLD-600機器人的

4、三個關(guān)節(jié)(腰、臂、腕)進行了優(yōu)化計算。通過Matlab軟件，對軌跡規(guī)劃算法進行仿真，實驗結(jié)果表明機器人各關(guān)節(jié)達到節(jié)點總的時間明顯減少，各個關(guān)節(jié)的軌跡曲線平滑，從而驗證了該算法的有效性。 最后，簡單介紹了KLD-600機器人的硬件組成，研究了PMAC運動控制器與主機的通訊原理，利用VC創(chuàng)建了人機對話框，通過調(diào)用Pcomm32動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)上位機與下位機的實時通信，實現(xiàn)機器人的示教操作，并根據(jù)D-H方法給出了KLD-600機器人的正