基于粒子群优化算法的上下料机械手加工空间优化

王安然， 金晓怡*， 奚 鹰

(1.上海工程技术大学 机械与汽车工程学院， 上海 201620； 2.同济大学 机械与能源工程学院， 上海 201804)

随着工业加工领域自动化程度的不断提高，手工上下料已经无法满足目前的加工效率的要求，所以自动上下料机械手越来越多的投入到机械生产中，如此一来机械手的移动空间的研究具有重要意义[1-4]。目前已有很多学者针对上下料机械手进行了研究[5-8]。传统机械手的运动轨迹规划方法通常对其运动时间和冲击程度进行优化，针对运动空间的优化较少。课题组结合PSO算法以运动空间作为目标函数进行优化，可优化机器人的工作空间，满足各种复杂的工作空间要求。

机器人轨迹的相关优化是机器人实际生产中的关键环节[9]。我们需要根据不同的机器人初始位置与终止位置结合特定的加工要求和阻碍因子对机器人的运动轨迹进行规划及优化[10]。在路径优化过程中我们对各关节分别进行研究，将平动和旋转关节的最大移动空间作为目标函数，结合蒙特卡洛法得到机器人的整体移动空间，运用粒子群算法对行动轨迹进行优化设计。与传统路径规划方式以末端加持器的移动轨迹作为研究对象不同，课题组对各个关节进行基于粒子群算法的多目标函数优化，并利用五次多项式插值运动轨迹对速度和加速度进行平滑处理，实现整体路径规划。课题组对机械手的整体研究更加全面。

1 机械手上下料流程

课题组以6自由度机器人作为研究对象，末端球型腕和机械手相连接可实现对零件的抓取和放置等工作；……