鲜花分拣机器人运动学及轨迹优化研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacobyuanwei
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随着计算机科学的不断进步,机器人被广泛应用到生活的各个角落,业内外对机器人的运动性能提出了更高要求。机器人轨迹规划质量直接影响了机器人的运动精度和使用寿命。本文以50kg的六轴鲜花分拣机器人为研究对象,通过DH参数建模法建立机器人运动学模型,使用虚功定理结合拉格朗日公式建立机器人动力学模型。此外,在Solid Works上通过模拟读取机器人动力学的相关参数。对机器人基本轨迹规划方法进行论述研究,为本文的机器人运动学分析和轨迹优化相关问题提供理论基础。为提高鲜花分拣机器人轨迹规划质量,增加B样条曲线与机器人运动轨迹的契合度。本文基于三次均匀B样条曲线提出一种参数型改进B样条曲线。在不添加控制顶点个数的情况下,通过生成模拟附加点的方式解决三次均匀B样条曲线不通过控制顶点的问题。通过参数化变量的方式模拟机器人运动中的加减速过程,改善了机器人运动过程中的振动问题。并基于Matlab平台在机器人关节空间中对该方法应用于轨迹规划的有效性进行验证。结果表明,该方法提高了机器人轨迹规划质量。针对如何提升机器人效率的问题,本文考虑机器人运动学、动力学约束条件,以缩短机器人同一段轨迹的运动时间为目标,研究鲜花分拣机器人轨迹优化问题。在使用智能优化算法的过程中,针对传统灰狼优化算法易陷入局部最优解导致在复杂工程问题收敛精度不高的缺点,本文提出灰狼优化算法与进化差分算法进行融合丰富种群基因多样性。同时引入非线性收敛因子和动态缩放因子,实现算法在全局搜索能力和局部寻优能力的平衡。通过改进灰狼进化算法的基准函数测试试验,验证了该算法具有更优秀的性能。基于Matlab平台进行在机器人关节空间中的改进灰狼进化算法机器人轨迹优化仿真试验。试验结果表明,在保证机器人轨迹平滑、连续的前提下,该算法使鲜花分拣机器人运动效率提升了28.6%,算法可行性和有效性得到充分验证。
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