工業(yè)機(jī)器人自發(fā)明以來已經(jīng)發(fā)展為多學(xué)科技術(shù)融合的智能化自動化設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于加工制造等行業(yè)。隨著對生產(chǎn)力發(fā)展要求的提高,多機(jī)器人協(xié)作工作單元的應(yīng)用研究凸顯其重要性。本論文的研究對象是由兩臺共享工作空間的工業(yè)機(jī)器人組成的工作單元,并且每臺機(jī)器人獨(dú)立執(zhí)行任務(wù),在部分區(qū)域工作空間重疊。因此,為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人安全穩(wěn)定地運(yùn)行需要進(jìn)行無碰撞柔順路徑規(guī)劃。針對雙機(jī)器人路徑規(guī)劃是高維度規(guī)劃問題,為實(shí)現(xiàn)其高效的路徑規(guī)劃,獲得高質(zhì)量、小曲率的柔順路徑,本論文基于啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行以下方面的研究:平面搜索地圖構(gòu)建和地圖搜索;啟發(fā)式函數(shù)設(shè)計(jì);基于優(yōu)化原理的B樣條曲線的路徑柔順。1.針對啟發(fā)式搜索算法在三維空間路徑規(guī)劃效率低的不足,提出在三維空間中構(gòu)建二維平面搜索地圖,將工業(yè)機(jī)器人在三維空間中的路徑規(guī)劃降為二維平面的規(guī)劃問題。同時(shí)為避免路徑節(jié)點(diǎn)夾角為銳角的尖點(diǎn),提出利用搜索角和搜索半徑探索地圖的方法,通過限制搜索角的范圍減少規(guī)劃時(shí)搜索結(jié)點(diǎn)數(shù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的地圖構(gòu)建和搜索方法使搜索結(jié)點(diǎn)數(shù)量減少,同時(shí)減少計(jì)算時(shí)間,并且路徑中沒有出現(xiàn)結(jié)點(diǎn)夾角為銳角的尖點(diǎn)。2.為實(shí)現(xiàn)無碰撞路徑規(guī)劃,采用球體掃掠體近似機(jī)器人連桿,... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

工業(yè)機(jī)器人在不同行業(yè)的應(yīng)用在應(yīng)用初期，工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行比如搬運(yùn)、碼垛等任務(wù)時(shí)，每臺工業(yè)機(jī)器人通常被當(dāng)

前提是在工作時(shí)不會發(fā)生碰撞，因此在規(guī)劃過程中需要進(jìn)行碰撞檢測保證工作單元的安全。碰撞檢測指的是在給定的時(shí)刻，判斷不同物體所占據(jù)的空間是否發(fā)生重合，如圖 1-2所示，在機(jī)器人系統(tǒng)中具體指檢測機(jī)器人和障礙物是否會發(fā)生干涉。碰撞檢測作為路徑規(guī)劃中的一個(gè)重要主題，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和機(jī)器人學(xué)中都有廣泛的應(yīng)用，吸引了很多研究者并取得了很多重要的成果[6], [7]，在這些方法中根據(jù)傳感器使用情況主要可分為借助外部傳感器和利用機(jī)器人本體信息兩種類型。常用于碰撞檢測的外部傳感器有力/力矩傳感器、帶有深度信息的 3D 視覺相機(jī)、激光雷達(dá)等。OkkeeSim[8]等在機(jī)器人中安裝力傳感器，并通過測量碰撞時(shí)力的大小和方向計(jì)算碰撞接觸點(diǎn)，通過采用反向移動的方式避免碰撞力增大。與直接使用外部力傳感器不同的是，有些研究者通過采集關(guān)節(jié)處電機(jī)的電流值并和安全閾值比較，判斷碰撞是否發(fā)生。這兩種方法屬于接觸式的碰撞檢測，能夠較準(zhǔn)確的計(jì)算碰撞時(shí)力的大小和碰撞的位置，但是它的局限性在于碰撞發(fā)生之后才能檢測，并不能在碰撞前預(yù)測，因此僅適用

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文經(jīng)過優(yōu)化，并且算法是隨機(jī)產(chǎn)生路徑。基于采樣路徑規(guī)劃算法典型代表有 RRT[24](rapidly-exploring random tree)和 PRM[25](probabilistic roadmap method)。兩者的不同之處在于構(gòu)建地圖的方式不同，RRT 算法在每次采樣之后將新的采樣點(diǎn)連接到和它距離最近的點(diǎn)，而 PRM 得到的新采樣點(diǎn)則是和某個(gè)區(qū)域內(nèi)所有結(jié)點(diǎn)連接，如圖 1-3 所示。因此，PRM構(gòu)建的地圖更復(fù)雜，在地圖中搜索路徑時(shí)需要花費(fèi)更多的時(shí)間。為了改善采樣法路徑規(guī)劃存在的路徑非最優(yōu)的缺點(diǎn)，RRT 在原來的基礎(chǔ)上衍生出了 RRT*[26]、RRT-Connect[27]、RRG[28]等改進(jìn)算法，與原始的 RRT 相比 RRT*在建立地圖時(shí)對一定范圍內(nèi)的所有采樣點(diǎn)進(jìn)行重新優(yōu)化連接使當(dāng)前范圍內(nèi)連接最優(yōu)，而 RRT-Connect 則是從起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)方向同時(shí)搜索直至兩個(gè)方向的搜索交匯加快地圖的搜索采樣。它們的本質(zhì)都是隨機(jī)生成，不同的是在地圖構(gòu)建、結(jié)點(diǎn)連接方式等方面對原始的算法有所優(yōu)化。

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]雙機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動方法的研究[D]. 歐陽帆.華南理工大學(xué) 2013



本文編號：3121601