基于时间最优的搬运机器人运动规划.pdf

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1、第7期组合机床与自动化加工技术NO．72012年7月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJu1．2012文章编号：1001—2265(2012)07—0033—06基于时问最优的搬运机器人运动规划米曹波，曹其新，童上高，李佳平，栾南，冷春涛，李彰植(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2．上海沃迪科技有限公司，上海201114)摘要：为了提高搬运机器人在码垛过程中的速度和运动平稳性，在其关节空间内，以时间最短为规划目标，采用三次样条曲线对搬运机器人的运动轨迹进行规划，保证其速度，加速度连续；针对搬

2、运机器人的特定的工作方式和特定的机械结构，在传统的PTP运动模式基础上提出一种基于时间最优的规划方法，对机器人整个码垛过程进行再规划。通过实验验证，运动优化后，其码垛速度大大提高。关键词：运动规划；轨迹规划；搬运机器人；S型曲线中图分类号：TH162；TP241．2文献标识码：ATheMotionplanningofHandlingRobotBasedonTimeOptimalCAOBo，CAOQi—xin，TONGShang—gao，LIJia—ping，LUANNan，LENGChun—tao，LIZhang—zhi(1．SchoolofMechanicalEngineer

3、ingShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China；2．Shang—haiTriowinTechCompany，Shanghai201114，China)Abstract：InordertoimprovethespeedandstationarityoftheHandlingrobotwhenworking，therobot’StrajectoryisplanedinjointspaceusingCubicsplinecurve，SOthatthespeedandaccelerationisconse—quent．Forthes

4、pecificmovementandmechanicalstructureoftherobot，APlanningmethodbasedontimeoptimalisproposedinthetraditionalmodelbasedonthePTPmovement．thetrajectoryofpalletizingprocessisre—planed．Atlast，itisverifiedthatthespeedofpalletizingisgreatlyimprovedbyusingthemethod．Keywords：motionplanning；trajectoryp

5、lanning；handlingrobot；S-shapedcurve常见的运动规划方法主要有人工势场法、栅格法、O引言遗传算法和模糊控制等。人工势场法和栅格法主要用搬运机器人属于一种常见的工业机器人，主要于机器人所在环境中障碍物比较多的场合，其规划目应用于物流自动化领域，用于代替人工进行自动码标是在机器人在运动过程中如何避开这些障碍物成功垛。随着生产规模的扩大和自动化水平的提高，对到达目标点，而不是以到达目标点的时间作为规划目搬运机器人的堆垛速度提出了更高的要求；同时，搬标。把遗传算法或模糊控制应用到轨迹规划上，造运机器人在工作过程中频繁地快速启动、快速停止，成计算复杂程度上

6、升，计算量大大的增加，不利于机器对机械结构的冲击和磨损很严重。因此，为了能够人的实时控制。本文涉及的搬运机器人采用的是PTP使搬运机器人在码垛过程中快速平稳，运动规划对(点到点)运动控制模式，根据机器人实物结构和工作机器人的作业非常重要。环运动方式，在传统的PTP运动规划的基础上，提出机器人运动规划主要研究机器人在工作空间中了一种以时间最优为规划目标的规划方法，并用于实构建一条从起点到终点，或者从起始位姿(位置+姿际工程项目中，提高搬运机器人工作效率。态)到终止位姿的无碰、高效的运动序列¨j。机器人l搬运机器人特点运动规划通常又可分为路径规划和轨迹规划上下两级：路径规划用于在机

7、器人操作空间或关节空间中本文采用的搬运机器人为一种四自由度的工业机产生一无碰撞的几何路径；轨迹规划用于产生机器器人，通过机构设计实现了圆柱坐标系下的解耦运动。人沿着该几何路径运动。在机器人工作过程中，其第四关节的旋转中心总是垂收稿日期：2011—12—13；修回日期：20l2一O2—02基金项目：863重点攻关项目(2009AA043903)搬运工业机器人产业化作者简介：曹波(1986一)，男，江西人，上海交通大学机械与动力工程学院硕士研究生，研究方向为工业机器人运动控制，(E—mail)h