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1、第13卷第1期电机与控制学报Vol113No112009年1月ELECTRICMACHINESANDCONTROLJan.2009一种机器人轨迹规划的优化算法李东洁,邱江艳,尤波(哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150080)摘要:为了使机器人运动轨迹平滑且工作时间最优,以SCARA机器人为研究对象,在考虑各关节速度、加速度和加速度变化约束的基础上,对机器人在关节空间中进行轨迹规划。采用遗传算法对关节空间中各关键点间的运行时间间隔进行规划。利用ADAMS/View搭建的机器人仿真模型,以遗传算法产生的最优时间间隔为机器人轨迹规划仿真的依据,在ADAM
2、S中进行机器人运动学仿真。仿真结果表明,所设计的机器人轨迹规划方法既能保证工作时间最优,又可使机器人的轨迹平滑。关键词:机器人;轨迹规划;遗传算法;ADAMS中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1007-449X(2009)01-0123-05OptimalalgorithmfortrajectoryplanningoftherobotLIDong2jie,QIUJiang2yan,YOUBo(SchoolofAutomation,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China)
3、Abstract:Inordertomaketrajectorysmoothandworkingtimeoptimal,therobot’strajectoryinjointspacewasplannedwithSCARArobotasresearchobject,whileconsideringconstraintsofvelocity,accel2erationandjerkofeachjoint.Thetimeintervalsbetweeneachkeypointinjointspacewereplannedwithgeneticalgorithm
4、.Simulationofrobotkinematicswasbasedonautomaticdynamicanalysisofmechanicalsystem(ADAMS),accordingtosimulationmodelconstructedbyADAMS/Viewandoptimaltimeintervalsgeneratedbygeneticalgorithm.Thesimulationresultsshowthatthemethodforrobottrajectoryplanningdesignedcanmaketherobot’straje
5、ctorysmoothandworkingtimeoptimal.Keywords:robot;trajectoryplanning;geneticalgorithm;ADAMS一条优化的轨迹是指在满足机器人动力学和运1引言动学约束的前提下,使机器人的运动时间最短或能[4]机器人在作业空间要完成给定的任务,其末端量消耗最少的轨迹。最优时间是指如何调整各[1]执行器的运动必须按一定的轨迹进行。随着机路径段的持续时间,使总的时间最短,并满足速度、[5,6]器人的各个领域对作业精度和工作效率要求的不断加速度、加速度变化和力矩约束。在关节空间提高,要求机器人能够快
6、速准确地完成作业,也就是中进行最优时间轨迹规划时,无论是采用在线还是说机器人在作业时既要保证轨迹的最优又要保证作离线规划,当要求各关节必须满足各自规定的速度业时间的最短,因此需采用合理的方法对机器人的约束、加速度约束时,由于各段的时间间隔是相互关作业轨迹进行规划,使机器人按照优化的轨迹进行联的,会使得每个时间间隔的确定变得十分困难。[2,3]作业。传统的基于三次样条或B样条曲线的轨迹规划方收稿日期:2008-07-06基金项目:黑龙江省教育厅基金项目(10551069)作者简介:李东洁(1982-),女,助教,博士研究生,主要研究方向为机器人及运动控制技术
7、;邱江艳(1985-),女,硕士研究生,主要研究方向为机器人控制技术;尤波(1962-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为机器人技术及自动化。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net124电机与控制学报第13卷法,只能优化机器人各关节的轨迹曲线,并不能缩短Hθ¨=B,(2)[7,8]机器人的工作时间。为了提高机器人的工作效其中:率,很多人将神经网络、模糊控制等算法应用到轨迹21¨β1θ1(t1)规划中,虽然在
8、一定程度上优化了机器人的工作时γ12μ1¨b2[9,10]θ间,但
