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年月
工业机器人路径规划的双目标优化策略
胡佳,汪峥
东南大学自动化学院,江苏南京
摘要:工业机器人路径规划之后,采用样条曲线对得到的无碰撞离散路径进行拟合得到一条连续、光滑运动路径。路
径规划与曲线拟合问题的性能指标分别为路径与障碍物的距离和曲线的光滑度,两者之间可能存在矛盾。设计了一个模
糊控制器,对该问题的数学模型进行改进,以期望性能指标作为输入,路径移动距离作为输出,通过调整路径的移动距离
和方向,对这两个问题的优化过程进行控制,从而得到可行解。仿真结果验证了该方法的正确性。算法具有一定的通用
性,同样适用于解决其他存在矛盾的综合优化问题。
关键词:工业机器人;路径规划;曲线拟合;模糊控制器
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———
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引言优化过程的方案,得到同时符合两个预期性能指标的
传统上,工业机器人控制分力离线运动规划和在光滑路径。
线伺服跟踪,分级控制有利于简化问题并得到更好的
优化目标。运动规划又分为路径规划和轨迹规初始最优路径的选取
划,路径规划的目的是确定一条符合工作要求的无碰在进行优化之前,首先在工业机器人的工作空间
撞的工作空间几何路径,其结果是一条由若干个离散选取一条初始最优路径。文中采取文献~中的方
位形组成的离散路径,需要对离散路径进行拟合得到法选取最优路径。
连续光滑的路径。
最后得到的最优路径为:起始点,终止点,
路径规划得到的离散路径距离障碍物最远,但这
。以点为
条路径可能拐点多不光滑,曲线拟合会使得路径尽可
弧头,点为弧尾的边的权值为:
能光滑,但拟合后的路径可能会离障碍物很近。所以

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, 一, 一
路径规划和曲线拟合之间存在矛盾。文中基于模糊控,
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,
制方法提出控制路径规划和曲线拟合这两个互相影响
式中, 为这条边到障碍物的距离。那么,求解最大
收稿日期:⋯距离问题的数学模型可以表为:
基金项目:国家自然科学基金资助项目
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作者简介:胡佳一,男,安徽宿州人,硕士研究生,研究方向⋯
为计算机集成制造;汪峥,副教授,研究方向为制造系统控制与设式中,表示路图中从起点到终点所有路径的集合,
计、离散事件动态系统等。表示从起点到终点的一条路径。
第期胡佳等:工业机器人路径规划的双目标优化策略· ·
路径的曲线拟合及光滑度的计算求解这两个互相耦合问题的可行解,找到决策变量,使
上文得到的路径是由一系列的离散路径点构成性能指标满足期望性能指标,这两个性能指标不一定
的,需要对这些路径点进行拟合以得到一条光滑路径。是每个优化问题的最优性能指标。
文中采用文献,介绍的三次样条曲线进行拟令., 表示路径与障碍物距离倒数和的上限,
合,拟合后得到的连续路径为: 表示曲线光滑度的上限,需要找到不超过这两个上限

, —一的可行解,即求解满足一和一
,
的。同时转换约束条件使其成为性能指标的一
式中,为×维列向量,是由参数