屏障环境中大小鼠养殖搬运机器人运动参数优化

夏绪辉，端木艳霞，刘 翔，王 蕾，张泽琳

(武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉，430081)

现代生物医学科研所用的大小鼠必须饲养在安适、无应激和受控的屏障环境中，以最大限度地减少外界干扰因素对其产生影响。在屏障环境自动化养殖系统中，搬运机器人按照预先设定的运动参数和程序完成取笼、搬运、换笼、放回等一系列更换鼠笼的动作。如果运动参数设定太大，鼠笼在搬运过程中不仅容易产生振动，使笼中的大小鼠受到惊扰，而且还会增加搬运能耗和养殖成本；相反地，如果运动参数设定太小，更换鼠笼的效率会降低，不利于开展大规模养殖活动。因此，搬运机器人运动参数的优化是屏障环境中大小鼠自动化养殖的一个核心技术问题。

目前鲜有专门针对实验动物饲养场所搬运机器人的运动参数优化研究，但其他应用领域的机器人运动参数优化研究成果可作为借鉴。相关研究主要集中在以下两个方面：

(1)面向运行时间最优的单目标运动参数优化。例如，钱虹等[1]建立了机器人螺旋轨迹运行参数的优化控制模型，采用BBO算法进行求解，使机器人在最优参数下的运行时间最短。李小为等[2]研究了速度约束下的机械臂运动时间优化问题，利用PSO算法在多项式插值时间变量空间进行搜索，得到六自由度机械臂在约束条件下的最短运行时间。王琨等[3]建立了机器人关节空间位置、速度、加速度相对于归一化时间的数学模型，在保证机器人轨迹平滑的基础上使机器人运行时间最优。……