【技术实现步骤摘要】
一种双重寻优的机器人运动轨迹优化方法
本专利技术涉及机器人
和断路器自动装配
，尤其涉及一种双重寻优的机器人运动轨迹优化方法。
技术介绍
断路器是配电系统中的重要保护性元件，在工业、民用等领域有广泛应用。目前断路器生产多以人工为主，自动化装配单元中柔性装配工艺缺失，装配流程复杂，只能完成单一规格产品的制造。工业机器人具有工作效率高、稳定可靠、重复精度好等优势，在制造行业得到了越来越多的应用。将工业机器人与断路器自动化制造相结合，研究断路器柔性化制造工艺及其相应的机器人协调控制方法，对于提升断路器制造效率和产品品质具有重要意义。机器人进行装配作业时，其运动轨迹对于机器人的作业效率和平滑稳定性能有较大影响，轨迹规划是工业机器人运动控制的基础研究领域，决定着其作业效率和运动性能。群智能算法被较多用来对机器人轨迹规划问题进行研究，包括时间最短、能耗最少和冲击最小等。一般通过群智能算法对机器人轨迹进行优化，需要设计相应的适应度函数或目标函数评判解的优劣性。如，马睿等通过遗传算法对三次多项式插值的轨迹时间进行...
【技术保护点】
1.一种双重寻优的机器人运动轨迹优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n根据机器人的关节结构及物理连接关系，采用D-H法构建出机器人相邻关节空间的数学模型，并将所述机器人相邻关节空间的数学模型基于基坐标系进行变换；/n根据所述机器人作业任务要求，采用三次样条插值法在变换后的机器人相邻关节空间的数学模型上进行机器人运动轨迹规划，构建出表示机器人关于时间的运动轨迹多项式；其中，所述运动轨迹多项式为机器人在关节空间中各关节角度、运动速度和加速度关于时间的函数；/n基于所述运动轨迹多项式，以运动速度和加速度为约束条件，以每个关节总运动时间为优化目标，构建出目标函数；/n采用预设的个...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种双重寻优的机器人运动轨迹优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据机器人的关节结构及物理连接关系，采用D-H法构建出机器人相邻关节空间的数学模型，并将所述机器人相邻关节空间的数学模型基于基坐标系进行变换；
根据所述机器人作业任务要求，采用三次样条插值法在变换后的机器人相邻关节空间的数学模型上进行机器人运动轨迹规划，构建出表示机器人关于时间的运动轨迹多项式；其中，所述运动轨迹多项式为机器人在关节空间中各关节角度、运动速度和加速度关于时间的函数；
基于所述运动轨迹多项式，以运动速度和加速度为约束条件，以每个关节总运动时间为优化目标，构建出目标函数；
采用预设的个体极值双重寻优的改进粒子群算法对所述目标函数进行优化，在所述目标函数评判得到的优化粒子集合中，分别比对机器人每一分段轨迹对应的分段时间并进行二次寻优，求得最终最优解为各关节总运动时间，并代入所述运动轨迹多项式中得到最优的机器人运动轨迹。
2.如权利要求1所述的双重寻优的机器人运动轨迹优化方法，其特征在于，所述机器人相邻关节空间的数学模型是通过齐次坐标变换来实现两个连杆上坐标的变换，且两相邻连杆之间的坐标变换通式(1)表示如下：
其中，θ为关节角变量；d为沿关节连杆i轴线的两个公垂线的距离；a为两个关节轴线沿公垂线的距离，即连杆长度；α是在垂直a的平面内两个轴线的夹角，即连杆扭角。
3.如权利要求1所述的双重寻优的机器人运动轨迹优化方法，其特征在于，所述根据所述机器人作业任务要求，采用三次样条插值法在变换后的机器人相邻关节空间的数学模型上进行机器人运动轨迹规划，构建出表示机器人关于时间的运动轨迹多项式的具体步骤包括：
首先，构建样条曲线θ(t)，如公式(2)所示：
其中，θi(t)是时间t的三次函数，具体为θi(t)＝ai+bi(t-ti)+ci(t-ti)2+di(t-ti)3；ai、bi、ci、di为多项式的未知系数；
其次，确定已知条件，包括n+1个数据点[ti,qi],i＝0,1,2,…n，每一分段函数都是三次多项式，节点处为二阶连续和起始端点速度为零；其中，[ti,qi],i＝0,1,2,…n表示机器人时间序列的关节值；
然后，由已知条件和需要满足的约束，可以求任意n+1个点的样条函数的系数，具体求解过程为：
由曲线本身的微分式插值及微分的连续性以及样条可得：
其中，qi表示机器人关节角度位置；
将时间间隔hi＝ti+1-ti带入样条曲线的条件中，可得多项式系数表达式：
技术研发人员：舒亮，葛亮君，陈定方，吴自然，陈威，游颖敏，吴桂初，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。