基于qpso算法的双机器人协调装配多目标轨迹规划研究

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1、学校代码10530学号201330071623分类号TP24;TP29密级硕士学位论文基于QPSO算法的双机器人协调装配多目标轨迹规划研究学位申请人李俊渊指导教师李明富副教授学院名称机械工程学院学科专业工程硕士(机械工程领域)研究方向数字化设计与制造二零一六年五月三十日ResearchonQPSO-Algorithm-BasedMulti-targetTrajectoryPlanningofDualRobotCoordinatedAssemblyCandidateLiJunyuanSupervisorLiMingfuassociateprofessorColl

2、egeCollegeofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationDigitalDesignandManfacturingDegreeMasterofEngineering(MechanicalEngineering)UniversityXiangtanUniversityDateMay30,2016摘要随着装配自动化进程的不断推进，装配机器人所要完成的工作任务也日趋复杂，单机器人装配已越来越不能满足当前任务需求。为了适应装配任务复杂性、智能性的不断提高，需要对双机器人协调装配

3、作业进行研究。双机器人协调装配系统虽具有灵活性好、适应性强的优点，但其复杂性也随之增加，双机器人系统的协调运动方案、机器人之间的避障算法、双机器人的轨迹规划及优化算法都是亟待解决的问题。本文以双6自由度串联型机器人协调装配系统作为研究对象，为全自动化生产线中双机器人协调装配面临的关键问题提供有效的解决方案。主要研究工作如下：（1）定义了一种装配位置误差和装配姿态误差。为了提高装配成功率，通过对装配过程中产生的误差进行分析，建立了装配位置误差和装配姿态误差的几何模型，并应用到双机器人协调装配轨迹规划中。（2）提出一种双机器人协调装配轨迹的规划策略。通过分析单机器

4、人装配轨迹规划方法的不足，结合双机器人运动学协调分析，在双机器人协调装配中给出具有B样条插值误差补偿功能的轨迹规划方法。结果表明，与单机器人装配相比，在同一指定装配任务情况下，本文给出的双机器人协调装配轨迹的规划方法有效的消除了样条插值误差。（3）提出一种双机器人深度搜索避障策略。双机器人执行任务时，采用机器人与障碍物以及机器人与机器人之间的碰撞检测方法，检测到碰撞后通过深度搜索无碰路径，达到双机器人避障目的。在深度搜索避障轨迹过程中，通过人为地确定机器人经过避障中间点的大致范围，利用QPSO算法对避障中间点进行启发式搜索，引导机器人避开障碍物，这样可以大大缩

5、小算法搜索空间，提高避碰的成功率。(4)通过QPSO算法对双机器人协调装配轨迹进行多目标优化。在双机器人协调装配过程中，为了避免机器人抖动，提高双机器人协调装配的高效性和可靠性，采用高次B样条曲线构造双机器人的关节轨迹，综合考虑机器人的运动学约束，以任务执行时间和装配轨迹的平滑性为优化目标，采用QPSO算法得到双机器人协调装配的最优无碰轨迹。关键词：双机器人协调；装配机器人；轨迹规划；避碰；QPSOIAbstractWiththecontinuousadvanceofassemblyautomationprocess,thetasksofassemblyrob

6、ottobecompletedarebecomingincreasinglycomplex,singleroboticassemblyhasbeenincreasinglyunabletomeetcurrentmissionrequirements.Inordertoadapttotheincreasingcomplexityandcontinuouslyimprovingtheintelligenceoftheassemblytasks,itisneededfordualrobotassemblyoperationscoordinatedresearch.A

7、lthoughdual-robotcoordinationassemblysystemhasgoodflexibilityandadaptabilityadvantages,itimprovesthecomplexityofthecoordinationexerciseprogramofdualrobotsystem.Theproblemsofrobotobstacleavoidancealgorithm,dualrobottrajectoryplanningandoptimizationalgorithmshouldbesolvedquickly.Inthi

8、sdissertation,dual6