基于遗传算法机械手最优效率的轨迹规划研究

周建新

摘要： 随着工业机器人的发展，对工业机器人的轨迹规划研究也逐步加深。通过轨迹规划可以降低关节冲击和振动优化机器人的各种性能。在大量研究中都是以三次插值样条曲线为拟合曲线，而三次样条曲线产生的振动和冲击相对于B样条曲线较大。所以本文将通过B样条曲线拟合机器人的轨迹，再使用遗传算法全局寻优搜索时间最短的一条轨迹。

Abstract： With the development of industrial robots， the study of trajectory planning of industrial robots has been gradually deepened. Through the trajectory planning can reduce the impact of joints and vibration to optimize the performance of the robot. In a large number of studies， the cubic interpolation spline curve is used as the fitting curve， and the vibrations and shocks generated by the cubic spline curve are larger than those of the B-spline curve. Therefore， this paper will use the B-spline curve to fit the trajectory of the robot， and then use the genetic algorithm to optimize the search path for the shortest time.

关键词： 轨迹规划；B样条曲线；遗传算法

Key words： trajectory planning；B-spline curve；genetic algorithm

中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）15-0104-04

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轨迹规划是研究机器人的一个重要的分支。由于这种研究是底层的基础研究不涉及高层的人工智能，扩大了研究的范围。轨迹规划就是给定一个初始点和终止点，在规划初始點至终止点的路径。我们将这种机械手空间的位置变换以数学的形式呈现。通过函数我们可以形象地知道机械手在运动过程中的各个参数以及运动的状态和位姿。在笛卡尔空间坐标中，机械手受到一系列的约束，我们可以预先给函数设置这些约束使其在空间范围内行程的轨迹在实际上是可以实现的。

如果关节运动点之间采用直线运动形成轨迹，那么在运动的过程中机械手在关节运动点会停顿，然后再开始下一段的初速度为零的运动。这种轨迹规划其中各个作业点之间的速度和加速度是不连续的会加剧机械手的冲击和振动，减少机械手的效率以及寿命。所以通过相关材料验证，三次多项式样条函数能保证工业机器人在运动中的结合点出速度和加速的是连续的，这样能是运动的轨迹是光滑的。……