基于關(guān)節(jié)空間評估的機(jī)器人工作單元布局優(yōu)化.pdf

1、針對機(jī)器人工作單元布局問題，本文提出了一種基于自適應(yīng)差分進(jìn)化算法的優(yōu)化布局方法。本方法通過對工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)與操作特性的研究，提出了優(yōu)化布局關(guān)節(jié)空間評估指標(biāo)，將機(jī)器人的關(guān)節(jié)軌跡距離作為評估函數(shù)。由于各關(guān)節(jié)是機(jī)器人運(yùn)動的直接執(zhí)行單元，所以該指標(biāo)能夠更加準(zhǔn)確地反映機(jī)器人的周期時間和功耗。引入簡單高效的差分進(jìn)化算法，采用自適應(yīng)機(jī)制動態(tài)跟蹤以調(diào)整搜索策略，具有較強(qiáng)的全局收斂能力，可以有效獲得全局最優(yōu)解。結(jié)合經(jīng)典實(shí)例的仿真研究結(jié)果表明了本文提出方

2、法的有效性。 本文在機(jī)器人工作單元布局優(yōu)化問題上取得的研究成果可以概括為以下幾個方面。 首先，本文對工業(yè)機(jī)器人工作單元布局優(yōu)化問題做了介紹和定義，在此基礎(chǔ)上回顧和總結(jié)了目前已有的機(jī)器人工作單元布局優(yōu)化的算法和研究現(xiàn)狀，提出了布局優(yōu)化的目標(biāo)。 其次，本文對工作單元中的工業(yè)機(jī)器人和外圍設(shè)備進(jìn)行了建模。建立了機(jī)器人的工作空間模型和運(yùn)動學(xué)模型，對三維設(shè)備進(jìn)行幾何和數(shù)學(xué)描述，以適應(yīng)布局優(yōu)化算法，并根據(jù)三維模型給出了干涉檢驗(yàn)

3、與調(diào)整方法。 再次，本文提出了新的評估指標(biāo)——關(guān)節(jié)空間評估指標(biāo)。相較以往操作空間評估指標(biāo)，關(guān)節(jié)空間評估能夠更加準(zhǔn)確的反映機(jī)器人的周期時間和功耗，使得布局優(yōu)化取得更好的結(jié)果。而后，本文對差分進(jìn)化算法及其自適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了研究，設(shè)計了基于自適應(yīng)差分進(jìn)化算法的布局優(yōu)化算法。 最后，本文在上述研究的基礎(chǔ)上，將 MATLAB機(jī)器人工具箱與 Java3D 三維仿真編程工具相結(jié)合，編程實(shí)現(xiàn)了布局算法，結(jié)合典型工業(yè)實(shí)例進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證了