遗传算法在SCARA机器人最优路径规划中的应用

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1、河南科技大学硕士学位论文遗传算法在SCARA机器人最优路径规划中的应用姓名：王宇炎申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：阎保定2003.5.1粤sl躅4遗传算法在sCARA机器人最优路径规划中的应用摘要本文研究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、时问最短的运动路径，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。

2、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(TravelingsaJesmanProblem)问题。TsP问题，或称旅行商问题，是指对于给定一些点的集合和点之间的距离，寻找一条经过所有点的最短周游路线。这是一个典型的、易于描述却难以处理的NP(非线性)完全问题。目前针对TsP问题已提出了多种实

3、用的解决方法。对于大规模的TsP问题，这些算法大都倾向于搜寻其准最优解。由于目前被广泛应用的遗传算法(geneticalgorithm，简称GA)就其本质而言，主要是处理复杂问题的一种鲁棒性极强的启发式随机搜索算法，它对搜索空间无特殊要求，并且有计算简单、收敛速度快等优点，十分适合于处理以TsP问题为代表的各种优化组合问题。所以，本文采用遗传算法作为机器人最优路径规划的基本方法，为了抑制标准遗传算法后期出现的多种退化现象，引入了免疫算子，构成了一种新的优化算法一一免疫遗传算法。免疫遗传算法是一种基于免疫的改进型

4、遗传算法，它是生命科学中免疫原理与传统遗传算法相结合的产物。它的核心在于免疫算子的构造，免疫算子是通过接种疫苗和免疫选择两个步骤来完成的。在河南科技大学硕士学位论文理论上免疫算法是概率l收敛的。试验结果也表明，采用免疫遗传算法解决scARA工业机器人最优路径问题，其优化效果和效率都优于传统的优化算法和标准遗传算法，可以在各种机器人的最优运动规划中推广应用。关键词：scARA型工业机器人，最优路径规划，旅行商问题，遗传算法，免疫遗传算法，非线性问题THEAPPLICATIoNoFGENETICALGoRITHMI

5、NoPTIMUMRoUTEPLANNINGoFSCARAMoDELASSEMBLERoBOTABSTRACTThispaperresearchrouteplanningprobleminpIanningofSCARAmodelmanyjointindustrialrobotoptimumplanning．scARAmodelrobotistheplanetypicalrobot，oftenuseonplanewhattoweldorassemblework．WhentheoperatingpointisVery

6、Jargeinquantity，howtolookforoneroutethatalloVeralloperatingpointsofcalendar．Andfindtherouteofshortestdistanceandshortesttime．Itmeansgreattoimprovingtheworkingefficiencyoftheindustrialrobot．Thisistheoptimummovementplanningproblemoftheindustrialrobot．Astomanys

7、omeassembljngworkofSCARAmodelrobot，becauseoperatingpointregular，sowhencarryingonplanning，“wilIinVolvetwokindsoftypicalrouteplanningproblems：overallrouteplanandpart-optimumplanning．OVerallrouteplanmeansaimatandchoosealloVercalendara11bestoverallrouteforrobot．

8、TheoVerallrouteplanningproblemcanbeturnedintoclassicalTSPquestiondirectlyundercertaincondition．TSPproblem，calltraVelingsalesmanproblem，meantosettingassembleanddistanceofsomepoints，lookforonerout