文档介绍：32
1
中国电力教育 2008年研究综述与技术论坛专刊
1
机器人运动规划方法的研究
1 1
黄宗武王磊
(华北电力大学计算机科学与技术学院, 北京 102206)
摘要: 针对运径规划这一研究的重点问题, 提出了 C - 空间法、人工势力场法、遗传算法等。序列规划问题一般转
化为旅行商问题来求解。在综合现有序列规划和路径规划方法的基础上, 提出两种机器人运动规划算法: 基于任意路径的
运动规划算法和基于直线路径的运动规划算法, 思路简单, 能对各种机器人工程任务进行运动规划。
关键词: 机器人; 运动规划; 序列规划; 路径规划
在各种新兴工业机器人技术中, 离线编程技术得到普条件是作业顺序的限制以及碰撞的避免。
遍关注, 国内外目前已经出现了几个通用系统, 如 Work 一、现有规划方法综述
spa3ce, IGR IP等。机器人离线编程技术是利用计算机图形学本文的算法建立在已有的各种方法之上, 先简要分析
的成果, 建立起机器人及其工作环境的模型, 利用一些规已有的各种序列规划和路径规划方法, 以及路径规划过程
划算法, 通过对图形的控制和操作在脱离生产线的情况下中的碰撞检测方法。
进行机器人的运动规划。一般而言, 离线编程系统包括以 1 序列规划。目前机器人序列规划方法的研究还处于
下几个部分: 三维几何图形建模, 运动学计算, 运动规划, 发展阶段, 由于各种作业任务的复杂性, 至今还没有通用
机器人运动仿真, 语言转换, 用户接口, 误差校正等。其的序列规划算法。在使用机器人进行装配、插孔、点焊的
中, 运动规划模块是离线编程系统的关键和难点。应用中, 较为普遍的方法是把序列规划问题转化为图论中
机器人运动规划包括序列规划(又可称为全局路径规的“旅行商问题”( TSP) 来解决。
划) , 路径规划和轨迹规划三个部分。序列规划是指在一个文献[ 1, 2 ] 讨论了机器人从起始点开始, 经过一系
特定的工作区域中自动生成一个从起始作业点开始, 经过列作业点, 并在各作业点停留, 完成所有作业后, 最终回
一系列作业点, 再回到起始点的最优工作序列; 路径规划到起始点的时间最短规划算法。文献[ 1 ] 中, 作者首先研
是指在相邻序列点之间通过一定的算法搜索一条无碰撞的究了作业顺序无约束的序列规划问题, 用机器人在两点之
机器人运动路径; 轨迹规划是指通过插补函数获得路径上间的运动时间代替两点之间的距离, 把规划问题转化为典
的插补点, 再通过求解运动学逆解转换到关节空间(若插型的旅行商问题来解决。文献[ 2 ] 采用基于模拟退火算法
补在关节空间进行则无需转换) , 形成各关节的运动轨迹。和遗传算法的进化模拟退火算法求解机器人作业点序列优
序列规划为机器人的所有作业点生成一个最优的工作化的问题, 获得了比单独采用任一方法更好的结果。[ 1, 2 ]
序列。作业点是机器人为完成工作所必须达到的位置和姿旅行商问题的求解成为求解序列规划问题的关键。目
态, 机器人的一次作业任务往往有几十个到上百个作业点, 前, 旅行商问题的近似最优解求解算法已经得到了充分的
这些作业点的加工次序通常是任意的, 或者仅仅存在局部研究, 提出了很多可行的算法, 包括启发式算法