工業(yè)機器人自發(fā)明以來已經(jīng)發(fā)展為多學科技術融合的智能化自動化設備,被廣泛應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,多機器人協(xié)作工作單元的應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)機器人組成的工作單元,并且每臺機器人獨立執(zhí)行任務,在部分區(qū)域工作空間重疊。因此,為實現(xiàn)機器人安全穩(wěn)定地運行需要進行無碰撞柔順路徑規(guī)劃。針對雙機器人路徑規(guī)劃是高維度規(guī)劃問題,為實現(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)式搜索算法進行以下方面的研究:平面搜索地圖構建和地圖搜索;啟發(fā)式函數(shù)設計;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建二維平面搜索地圖,將工業(yè)機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。同時為避免路徑節(jié)點夾角為銳角的尖點,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)劃時搜索結點數(shù)量。實驗結果表明,所提出的地圖構建和搜索方法使搜索結點數(shù)量減少,同時減少計算時間,并且路徑中沒有出現(xiàn)結點夾角為銳角的尖點。2.為實現(xiàn)無碰撞路徑規(guī)劃,采用球體掃掠體近似機器人連桿,... 

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

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

工業(yè)機器人在不同行業(yè)的應用在應用初期，工業(yè)機器人執(zhí)行比如搬運、碼垛等任務時，每臺工業(yè)機器人通常被當

前提是在工作時不會發(fā)生碰撞，因此在規(guī)劃過程中需要進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，在機器人系統(tǒng)中具體指檢測機器人和障礙物是否會發(fā)生干涉。碰撞檢測作為路徑規(guī)劃中的一個重要主題，在計算機圖形學和機器人學中都有廣泛的應用，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、激光雷達等。OkkeeSim[8]等在機器人中安裝力傳感器，并通過測量碰撞時力的大小和方向計算碰撞接觸點，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節(jié)處電機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，能夠較準確的計算碰撞時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，并不能在碰撞前預測，因此僅適用

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文經(jīng)過優(yōu)化，并且算法是隨機產(chǎn)生路徑�；诓蓸勇窂揭�(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建地圖的方式不同，RRT 算法在每次采樣之后將新的采樣點連接到和它距離最近的點，而 PRM 得到的新采樣點則是和某個區(qū)域內(nèi)所有結點連接，如圖 1-3 所示。因此，PRM構建的地圖更復雜，在地圖中搜索路徑時需要花費更多的時間。為了改善采樣法路徑規(guī)劃存在的路徑非最優(yōu)的缺點，RRT 在原來的基礎上衍生出了 RRT*[26]、RRT-Connect[27]、RRG[28]等改進算法，與原始的 RRT 相比 RRT*在建立地圖時對一定范圍內(nèi)的所有采樣點進行重新優(yōu)化連接使當前范圍內(nèi)連接最優(yōu)，而 RRT-Connect 則是從起點和終點兩個方向同時搜索直至兩個方向的搜索交匯加快地圖的搜索采樣。它們的本質(zhì)都是隨機生成，不同的是在地圖構建、結點連接方式等方面對原始的算法有所優(yōu)化。

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



本文編號：3121601