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码垛机器人轨迹规划实验及对比分析

时间：2017-12-13 来源：机器人在线 阅读：8537
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码垛机器人轨迹规划实验及对比分析

进行轨迹规划相关实验时，首先需要搭建相关实验平台，本实验平台包括以下几个部分:
①码垛机器人本体及加工的法兰盘。
②Leica AT901-B激光跟踪仪及配套测量软件，用于测量机器人实际位置坐标。
 

(一)笛卡尔空间轨迹规划实验

在笛卡尔空间中采用五次样条曲线来拟合路径，起点坐标:x1=1.110360;y1=1.117193;  z1=0.974503;终点坐标:x2=2.088429;  y2=-0.555555;  z2=0.159700;笛卡尔空间中设定角速度约束:1，设定角加速度约束:4，得到运行总时间:2.58800实验结果如下:
 
 
 
由图5-5可以看出经过调整后，机器人各关节运行效果良好，能够满足笛卡尔空间轨迹规划的要求，从而证明了本方案的可行性。

(二)关节空间轨迹规划实验

码垛机器人在进行码垛时，它的简单路径一般分为三步:提起，过渡，放下。一般在提起货物和放下货物阶段，尤其是需要叠堆的箱体，对路径线型精度的要求非常高，且要始终保持走直线。若这两个阶段在任务空间来规划，中间过渡段在关节空间规划，能够很好地保证提起和放下货物的路径为直线，且精度高，但是同样带来了一个问题，机器人在走这两段直线路径时候，花费的时间太长，整个工作效率就会比较低。
采用本文的模式搜索与三次样条曲线相结合的方法，它的优势在于只要在需要保持直线的路径段内插入足够的点，过渡段插入一些必要的参考点或避障点，在满足约束条件的情况下对时间整体优化，最终得到一个时间最优解。本文提到的码垛机器人经过重新调整电机驱动器之后，其约束条件同时被放大，约束条件如表5-1所示。
 
 
未采用模式搜索优化方法时，运行的总时间为6.648秒，采用三次样条曲线来拟合表5-2的关节角度值，并通过模式搜索法优化运行总时间，最终计算得到运行总时间为4.666秒，可以看出，运行总时间明显减少，效率得到提高。
由图5-7可以看出，采用该优化方法最终得到的各个轴的角速度，角加速度和角加加速度满足约束条件，并且可以看出角速度和角加速度保持连续，这样机器人在运行时候轨迹光滑且不会产生额外的冲击力，从而也延长了机器人的使用寿命。
 
 
从以上两种情况可以看出，当在直线段插入相同个数的位置点时，直线段越短，机器人运行消耗的时间越长。针对这种现象，可通过动态调整实际插值点的数量来优化运行时间，通过在机器人本体上进行实验测试，每0.1 m插值一个控制点，最
终既可以保证直线段的线型与精度，又可以减少机器人运行时间，提高工作效率。
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