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双臂机器人无碰撞运动规划

1 引言 ( Introduction)多机器人的协同作业是制造业发展的必然要求 ,双臂机器人就是适应这一要求而开发出的一种新型机器人 ,它可以大大增强机器人对复杂装配任务的适应性 ,同时可以提高工作空间的利用效率 .但是 ,当机器人执行任务时 ,两个操作臂在同一工作空间中同时运动 ,每一个操作臂均是另一操作臂的运动障碍物 ,它们之间存在着碰撞的可能 .因此 ,它的无碰撞运动规划具有其独特的特点 .关于机器人无碰撞运动规划的研究开展已有二十多年 ,有关人员进行了大量的研究 ,开发的方法主要有文献 [1]的 C空间法 ,文献 [2 ]的人工势力场法等 .这些基础性研究主要是针对单臂机器人和静态障碍物的情形 .文献 [3]研究了两个 SCARA机器人的避碰问题 ,但该文只研究了两机器人的两上臂碰撞问题而没考虑上下臂的碰撞问题 .在多机器人协调操作方面 ,文献 [4 ]采用基于层级控制的避碰算法 ,在其算法中引入一个假想的、始终和主机...  (本文共4页) 阅读全文>>

《机械科学与技术》2002年06期
机械科学与技术

双臂机器人无碰撞运动规划

在自动化装配系统中 ,为了节约工作空间和提高工作效率 ,两个甚至多个机器人常常在同一工作单元中执行任务 ,同时要求机器人在时变或未知环境中自动地生成无碰撞轨迹。双臂机器人是近几年开发出的一种新型机器人 ,主要用于提高复杂装配任务的适应性 ,同时可以降低机器人协调控制方面的难度。但是 ,当机器人执行任务时 ,两个操作臂在同一工作空间中运动 ,每一个操作臂均是另一操作臂的运动障碍物 ,这样两个机器人手臂都是在非结构化的环境中运动 ,它们之间存在着碰撞的可能。虽然一些任务可以保持一个操作臂静止 ,而另一个操作臂运动 ,但对于大多数任务来说还需要两个操作臂同时运动。因此 ,如何快速有效的建立双臂机器人的无碰撞运动路径直接关系到双臂机器人的实际应用前景 ,同时也是本文研究的重点。关于双臂机器人运动规划的研究目前主要集中在多机器人协调方面。在这部分研究中 ,每个机器人都有自己的控制器 ,各个机器人操作臂之间的协调是靠另外建立的更高一级的层级...  (本文共4页) 阅读全文>>

《上海交通大学学报》2018年01期
上海交通大学学报

双臂机器人自碰撞检测及其运动规划

2.上海航天设备制造总厂,上海200245;3.上海宇航系统工程研究所,上海201109)双臂机器人凭借其灵巧的协作性能,在人/机协作加工、航空和航天等领域的应用越来越广泛.在双臂协同操作的运动规划中,既要防止其与外界环境的碰撞,又要防止其自身碰撞对机体的破坏.由于在运动过程中双臂机器人各杆件的相互位置是时变的,所以相比于与外界环境的碰撞,双臂的无自碰撞运动的规划更加复杂.目前,针对双臂的无自碰撞运动规划大多采用基于C空间采样的规划方法[1-2],但具有一定的随机性,也不能绝对保证无自碰撞运动规划成功,甚至对于同一个规划目标也可能得到完全不同的规划路径[3].无自碰撞运动规划主要分为碰撞检测和运动规划,且重要环节是碰撞检测.现有的碰撞检测方法主要包括基于空间几何模型[4-5]、基于图像[6]和基于传感器[7]等方法.由于基于图像的碰撞检测方法是在虚拟环境下利用图形处理器(GPU)进行检测的,而基于传感器的碰撞检测方法需要附加传感...  (本文共9页) 阅读全文>>

《上海交通大学学报》2001年01期
上海交通大学学报

基于C空间的双臂机器人无碰撞运动规划

目前,关于双臂机器人无碰撞运动规划的研究,大部分集中在多机器人协调方面,在这部分研究中,每个机器人都有自己的控制器,各个机器人操作臂之间的协调是靠另外建立的更高一级的层级控制器进行协调规划和控制.在多机器人协调操作方面,Freund[1]采用基于层级控制的避碰算法,在其算法中引入一个假想的、始终和主机器人手臂末端发生碰撞的机器人,通过实时比较该机器人和从机器人的相互位姿,得出主从机器人发生碰撞的可能性,并由此规划出从臂的轨迹.算法虽然提供了较为实际和系统的方法,但层级协调控制器的建立较复杂.Lee等[2]引入自由圆弧概念,该算法以目标构形为圆心,将时间离散后每个时间段内关节角的变化量作为半径增量,从而可以得到一组离散的圆弧,并保证初始构形在目标构形为圆心的最大圆上,然后再在该组圆弧上搜索一条无碰撞路径,虽然该算法提出了建立时变障碍物C空间的有效方法,但所采用的搜索算法较复杂,且结果也非最优.文献[3]中利用双机器人的路径和轨迹知...  (本文共5页) 阅读全文>>

东北大学
东北大学

基于改进蚁群算法的机器人双臂无碰撞路径规划

双臂机器人的应用增强了机器人对复杂任务的适应性,提高了机器人对工作空间的利用率,对双臂机器人协调运动的研究成为当今机器人发展的一个主要方向。本文采用的双机械手臂无碰撞路径规划方法可以使机器人双臂运动过程中互不相碰,扩大了机器人工作空间;控制简单,可应用于与机械手臂生产实践相关的领域,具有实际应用价值。本文以上海GRANDAR有限公司生产的AS-MRobot型双臂可移动机器人为研究对象,利用Visual C++软件开发了手臂运动实验平台,在实验平台上,实现双臂无碰撞运动和双手抓取物体两类实验。针对手臂的无碰撞运动问题,设计了两种实验,分别为主臂固定位姿从臂路径规划实验和双臂实时运动路径规划实验。对静止障碍物与运动障碍物两种情况均进行了实验,验证了ACA与ACA-PSO规划算法的有效性,并比较了两者的优劣。本文在基本蚁群算法原理的基础上,总结了蚁群算法的改进方案,包括蚁群算法自身的改进和与其它智能算法融合的改进两种,其中重点归纳了基...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

X射线摄影医疗系统的运动学计算

机械臂的运动规划问题是机器人领域中的重要课题之一,属于路径规划问题的范畴。本文立足于关节水平,从研究C空间入手,介绍了C空间的概念及其建立方法,建立了刚体平面位移的虚空间表示方法。用可达流形反映机器人在工作空间中所有可达位置所对应的虚空间点集,用接触流形表示机器人进行平面运动并与障碍物接触时所对应的虚空间点集,则两个虚空间点集的交即为机器人对应的C空间障碍物的边界构形,从而以此建立了机器人C空间障碍物边界求取算法,解决了C臂与导管床的碰撞问题。论文主要分两部分:第一部分是方法和理论,包括第二章、第三章、第四章。其中,第三章是重点;第二部分是实验仿真程序,包括第五章。第一章主要介绍了路径规划问题的一些基础知识与解决机器人运动规划问题的基本步骤,在列举这类问题常用算法时引入了C空间法,提出了本文的工作目标。第二章通过介绍刚体运动与克里福特代数引入虚空间的概念,基于可达流形和接触流形建立机器人C空间障碍物边界,提出机器人实时无碰撞运动...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>