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研究论文

基于加速度连续约束的工业机器人多目标自适应轨迹优化

出版:2023年12月1日 出版历史
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    提出了一种统一约束空间、规划空间和求解空间的空间映射方法。
    提出了一种最优影响因子的自适应选择策略。
    提出了一种基于等误差离散化的连续加速度约束方法。

    摘要

    在焊接和喷涂等非接触加工中,运行效率和平滑度一直是工业机器人轨迹优化的瓶颈问题。当机器人的动态和机械特性得到充分利用时,往往会产生重大影响。因此,减少机器人对过程的影响并在操作过程的效率和平稳性之间取得平衡是需要解决的复杂问题。基于凸优化(CO)问题的优良特性,对轨迹优化问题进行了建模。引入CO参数来解决约束空间和规划空间之间的不一致性。为了获得多目标优化问题的权重因子,提出了一种多目标自适应优化方法来选择最优参数。针对以运行时间为主要优化目标的优化问题对过程影响较大的问题,提出了一种基于平滑路径的加速度连续性约束方法。最后,将目标优化问题转化为标准化的二阶锥规划问题来完成求解。实验结果表明,该方法从最佳时间、效率与冲击的平衡、加速度的连续性三个方面分别提高了机器人的操作效率,减少了约26%和22%的过程影响。

    工具书类

    [1]
    A.B.Martinsen,A.M.Lekkas,S.Gros,具有静态多边形约束的基于模型的最优轨迹规划,IEEE传输。控制系统。Technol公司。30 (3) (2022) 1159–1170.
    [2]
    B.Y.Xie,A.A.Maciejewski,最大化冗余机器人发生锁定关节故障的任务完成概率,IEEE传输。机器人。38 (1) (2022) 616–625.
    [3]
    D.Gleeson、S.Jakobsson、R.Salman、F.Ekstedt、N.Sandgren、F.Edelvik、J.S.C.arlson、B.Lennartson,为机器人喷漆生成优化轨迹,IEEE传输。自动。科学。工程师。19 (3) (2022) 1380–1391.
    [4]
    E.Barnett,C.Gosselin,沿完全指定路径进行时间最优轨迹规划的二分法[J],IEEE传输。机器人。37 (1) (2021) 131–145.
    [5]
    A.Steinhauser,J.Swevers,工业机器人时间最优路径跟踪的高效迭代学习方法,IEEE传输。Ind.通知。14 (11) (2018) 5200–5207.
    [6]
    H.Kim,B.K.Kim,完整机器人的能量最优运输轨迹规划和在线轨迹修改,亚洲J.控制23 (5) (2021) 2185–2200.
    [7]
    D.Kaserer、H.Gattringer、A.Muller,使用动态规划实现冲动和转矩率极限的近似最优路径跟踪,IEEE传输。机器人。35 (2) (2019) 521–528.
    [8]
    A.Route、D.Bbvl、B.B.Biswal、G.B.Mahanta,《提高位置精度的工业机器人最优轨迹规划》,Ind.机器人。(2019)提前。
    [9]
    兰J.Y.,谢Y.G.,刘G.J.,曹M.X.,协作机器人多目标轨迹规划方法,数码产品9 (5) (2020).
    [10]
    Q.He,C.X.Hu,S.Z.Lin,Y.Zhu,有保证可行性的约束多轴轨迹在线时间最优轨迹规划方法,IEEE机器人。自动。莱特。7 (3) (2022) 7375–7382.
    [11]
    A.Nagy,I.Vajk,机器人的顺序时间最优路径跟踪算法,IEEE传输。机器人。35 (5) (2019) 1253–1259.
    [12]
    A.Reiter,A.Muller,H.Gattringer,关于运动学冗余机械手时间最优轨迹规划中的高阶逆运动学方法,IEEE传输。Ind.通知。14 (4) (2018) 1681–1690.
    [13]
    Z.Wu,C.Gao,T.Tang,异步电机牵引系统的最优列车速度剖面规划方法,能源14 (16) (2021).
    [14]
    Z.Tie,Z.Meihui,Z.Yanbiao,机器人操作器的时间优化和平滑轨迹规划,国际J控制自动。系统。19 (2021) 521–531.
    [15]
    R.Y.Jin,P.Rocco,Y.H.耿,使用多目标优化的空间机器人的笛卡尔轨迹规划,Aerosp.航空公司。科学。Technol公司。108 (2021).
    [16]
    Z.Zhao,Z.Zhu,X.Zhou,S.Huang,Y.Li,完全动态约束下机器人的高效时间最优轨迹规划,Inf.控制50 (6) (2021) 701–708. 721.
    [17]
    F.Güler,机器人末端执行器的偏置轨迹规划及其曲率理论冲击,国际期刊计算。方法18 (10) (2021).
    [18]
    J.Kim,E.A.Croft,工业机器人近时间最优在线轨迹规划,机器人。计算-集成。制造商。58 (2019) 158–171.
    [19]
    Z.P.Li、F.Y.Peng、R.Yan、XW。Tang,S.A.Xin,J.W.Wu,提高机器人多轴铣削精度的姿态轨迹规划虚拟排斥势场算法,机器人。计算-集成。制造商。74 (2022).
    [20]
    P.Shen,X.Zhang,Y.Fang,M.Yuan,具有巡航和时间最优运动之间内置折衷的实时加速度控制路径约束轨迹规划,IEEE传输。自动。科学。工程师。17 (4) (2020) 1911–1924.
    [21]
    T·张,M·H·张,Y.B.Zou,机器人操作器的时间优化和平滑轨迹规划,国际J控制自动。系统。19 (1) (2021) 521–531.
    [22]
    J.Ma,S.Gao,H.Yan,Q.Lv,G.Hu,机器人带转矩和冲动限制的时间最优轨迹规划新方法,机器人。自动。系统。140 (2021).
    [23]
    T.Song,B.Pan,G.J.Niu,J.W.Yan,Y.L.Fu,基于指数模型乘积的任意三关节子问题的一般闭式逆运动学,前面。机械。工程师。17 (2) (2022) 25.
    [24]
    G.Lan,凸优化理论,in:机器学习的一阶随机优化方法,数据科学中的Springer系列《施普林格,查姆》,2020年,第21-51页。
    [25]
    P.Laura,S.Gianna,bang-bang-singular极值的强局部最优性:固定自由情形,SIAM J.控制优化。186 (2020) 24–49.
    [26]
    F.Zhang,R.F.X.ia,X.X.C.hen,《自动卡车的最优轨迹规划算法:架构、算法和实验》,Int.J.高级机器人。系统。17 (2) (2020).
    [27]
    M.Zangiabadi,G.Gu,C.Roos,二阶锥优化的完全内斯特罗夫-托德步不可行内点法,J.优化。理论应用。158 (3) (2013) 816–858.

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    发布于

    封面图像机器人与计算机集成制造
    机器人与计算机集成制造 第84卷C期
    2023年12月
    313页
    ISSN公司:0736-5845
    期刊目录

    出版商

    佩加蒙出版社。

    美国

    出版历史

    出版:2023年12月1日

    作者标记

    1. 工业机器人
    2. 轨迹优化
    3. 凸优化
    4. 多目标自适应优化
    5. 加速度连续性约束

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