工业机器人路径规划和轨迹规划的多目标优化

东南大学硕士学位论文工业机器人路径规划和轨迹规划的多目标优化姓名：胡佳申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：汪峥20090401工业机器人路径规划和轨迹规划的多目标优化作者：胡佳学位授予单位：东南大学相似文献(10条)1.学位论文刘世成工业机器人路径规划算法研究2004基于最少时间、最少能量和避障等的不同目标,许多研究学者对路径规划问题进行了探索.该文针对近年来在工业机器人路径规划的热点问题-机器人作业中避障的快速性与路径的最优性-进行了系统而深入的研究.前者由于机器人构型空间的复杂性与机器人作业的快速性要求,而使路径规划问题具有极大的挑战性;后者则因为机器人作业的精确性要求,所以从此角度对路径的最优性进行了探索与研究.该文主要研究如下几个问题:1.针对6自由度的工业机器人,建立了工业机器人的运动学模型.该文中,建立了两类工业机器人的运动模型:其一为ABBIRB1400型工业机器人;另一为RK10S型工业机器人,这两类机器人皆是典型的SCARA型工业机器人.2.为避免繁琐的机器人示教过程,从避障快速性的角度出发,提出了离线的基于波扩散方法的工业机器人路径规划算法.首先对机器人的工作空间离散化,针对工作空间中的障碍点和自由点进行二值标记;然后用波扩散方法对自由点进一步标记,并进行了路径搜索;最后,以波扩散法与深度优先算法路径搜索进行了比较.针对6-自由度的工业机器人验证所提出的算法,得到了满意的效果.以ABBIRB1400型6-DOF工业机器人作为仿真对象,用SGI工作站,在ENVISION仿真环境下进行仿真.从仿真结果看,所研究算法在机器人路径规划方面是可行的.3.针对机器人作业中的精确性的要求,该文基于孤岛搜索策略,提出了在机器人的构型空间中采用遗传算法进行路径规划找出最优路径的方法.以RK10S型6-DOF工业机器人作为仿真对象,用SGI工作站,在ENVISION仿真环境下进行仿真.从理论分析和仿真实验结果的一致性,证明了算法的有效性和合理性,因而该方法在路径规划方面是可行的.该课题得到国家自然科学基金(课题号:69975020)的资助2.会议论文刘世成.董再励.孙茂相.崔茂源基于波扩散方法的工业机器人路径规划2004为避免繁琐的机器人示教过程,提出一种离线的基于波扩散方法的工业机器人路径规划算法.首先对机器人的工作空间离散化,针对工作空间的障碍点和自由点进行二值标记;然后用波扩散方法对自由点进一步标记,并进行了路径搜索;最后,对波扩散法与深度优先算法路径搜索进行了比较.将该算法用于6-自由度工业机器人的仿真实验,得到了满意的效果.3.学位论文徐呈艺工业机器人作业路径规划和离线编程研究2006工业机器人在我国的应用日益广泛，其编程方式通常是在作业现场通过对实际作业机器人人工在线示教来完成的，示教所完成的编程质量较低，不能满足作业要求，这就需要离线编程技术。离线编程不需要对实际作业机器人进行示教，只需通过计算机存储的CAD模型，直接生成机器人程序。AutoCAD绘图软件在机械设计及制造中的应用最为广泛。本文主要研究的是针对AutoCAD软件绘制的由直线，圆弧，B样条曲线任意组成的二维连续轨迹模型，直接生成机器人的作业程序。本文研究的离线编程软件充分体现了离线编程的自动、快速、准确等特点，可以很好地应用于工业机器人的弧焊、激光切割、涂胶等作业。当机器人的作业路径为通过给定点的二维自由曲线时，需进行插值拟合。本文详细讨论了三次B样条曲线拟合AutoCAD中的自由曲线的插值方法，对曲线进行了离散化处理，用许多互相连接的微小直线段逼近自由曲线，并对逼近误差进行了详细的分析。使得本文研究的离线编程软件能够在工业机器人的作业精度要求下，自动确定最少的插值节点完成对曲线加工的插值细分。本文用高级语言从DXF文件中提取直线、圆弧、B样条曲线等几何实体的信息，将这些信息处理成机器人作业所需的点的坐标数值信息，并按照人为设定的附加点确定的作业次序要求对这些坐标数值信息进行排序处理，着重分析了经过排序处理的信息如何自动生成机器人可执行文件，并用实例证明了本文研究的离线编程软件的可行性。4.期刊论文胡佳.汪峥.HUJia.WANGZheng工业机器人路径规划的双目标优化策略-计算机技术与发展2009,19(5)工业机器人路径规划之后,采用B样条曲线对得到的无碰撞离散路径进行拟合得到一条连续、光滑运动路径.路径规划与曲线拟合问题的性能指标分别为路径与障碍物的距离和曲线的光滑度,两者之间可能存在矛盾.设计了一个模糊控制器,对该问题的数学模型进行改进,以期望性能指标作为输入,路径移动距离作为输出,通过调整路径的移动距离和方向,对这两个问题的优化过程进行控制,从而得到可行解.仿真结果验证了该方法的正确性.算法具有一定的通用性,同样适用于解决其他存在矛盾的综合优化问题.5.学位论文王宇炎遗传算法在SCARA机器人最优路径规划中的应用2003该文研究SCARA型多关节工业机器人最优运动规划中的路径规划问题.SCARA型多关节工业机器人是一个平面机器人,往往用在平面上多点焊接或装配工作.当工作点数量很大时,怎样寻找一条遍历所有工作点,并且距离最短、时间最短的运动路径,对提高工业机器人的工作效率意义重大.这就是工业机器人的最优运动规划问题.就SCARA型机器人多点装配作业来说,因为工作点固定,所以在进行任务规划时,将涉及到两类典型的路径规划问题:全局路径规划、局部最优轨迹规划.所谓全局路径规划旨在为机器人选择一条遍历所有目标点的最佳全局路径,这时全局路径规划问题在一定的条件下可直接转化为经典的TSP(TravelingSalesmanProblem)问题.6.学位论文徐顺清基于机器视觉的工业机器人作业路径规划研究2008随着计算机科学、图像处理技术和机器人技术的迅速发展，机器视觉的研究与应用得到了越来越多的重视，并在许多领域不断取得成果。本文以MOTOMANUP6工业机器人为基础，利用机器视觉获得的图像作业信息为依据，提出了基于机器视觉技术实现机器人的离线编程和实时控制的方法，该方法简单实用，精确快捷，可以广泛应用于工业机器人的弧焊、切割和涂胶等作业。作者在MOTOMANUP6机器人的基础上，构建了一个机器视觉系统。这个机器视觉系统由摄像机、图像采集卡、计算机、机器人以及系统软件所组成。通过这个机器视觉系统，获取机器人作业路径的图像信息并进行分析处理，然后对图像中的特征点定位，实现作业路径规划，最后控制机器人完成作业任务。本文首先阐述了工业机器人的相关知识，并运用机器人运动学理论，对机器人作业路径规划进行了分析。然后详细介绍了一个工业机器人视觉系统的软硬件组成。在获取机器人作业路径图像方面，作者根据摄像机成像原理，建立了图像标定方法。在传统定标方法的基础上，作者结合本系统实际情况，提出了摄像机内外参数的定标与修正方法。在作业路径图像处理方面，作者探索了针对作业路径的图像处理方法及图像识别过程，并求出了图像特征量信息。根据求解出的图像特征量信息，通过自开发的软件产生相应的机器人运动控制程序，实现了对机器人作业路径的规划。通过多次试验、调试和修改程序，作者完成了基于机器视觉的工业机器人作业路径规划和跟踪的联机实验。实验结果证明了该项研究的可行性和实用意义，同时也获得了该研究有待改进处和今后努力的方向。7.期刊论文徐顺清.何坚强.XUShunQing.HEJianQiang视觉机器人作业路径规划系统-微型机与应用2009,28(18)针对工业机器人的弧焊、切割和涂胶等应用,介绍了视觉工业机器人作业路径规划系统.描述了摄像机坐标标定方法,采用图像采集技术获取环境信息,运用图像处理技术对采集的信号进行处理.实现了机器人实时控制和离线编程.实践证明,该系统重复精度高,能够满足弧焊、切割和涂胶的要求,能够适应生产线的需要.8.期刊论文赵扬.赵继.张雷.齐立哲.ZHAOYang.ZHAOJi.ZHANGLei.QILi-zhe基于逆向工程的机器人磨削叶片-吉林大学学报（工学版）2009,39(5)提出了一种基于逆向工程的机器人磨削叶片加工方法.机器人逆向工程系统对叶片进行扫描,获得具有叶片型面几何信息的点云数据,利用逆向建模技术生成叶片的逆向CAD模型,并依此采用等距轨迹法进行机器人磨削加工的路径规划,生成机器人加工轨迹.最后,将生成的轨迹应用于机器人叶片磨削系统,试验验证了方法的有效性和可行性.9.学位论文朱机茂工业机器人确定性问题平滑路径规划198910.期刊论文陈得宝.姜文彬改进的GA在自动送货机器人全局路径规划中的应用-洛阳工学院学报(自然科学版)2002,23(4)自动送货机器人(ACR)全局路径优化问题是机器人路径规划的一种典型,本文将传统遗传算法进行改进,采用非等位基因交叉和整体算术交叉算子,并用增加高斯算子的变异方式进行变异,利用q竞争方法进行选择,既保证了样本的多样性,又实现了算法的快速收敛,在局部优化和全局优化结合的基础上,本文针对超市送货问题进行仿真,结果表明本文方法是非常有效的.本文链接：授权使用：上海交通大学(shjtdxip)，授权号：fcf7a12c-5bf5-412d-acbc-9e9100db33f4下载时间：2011年2月21日