关节型机械臂高承载轨迹规划方法研究

唐润智; 李铁军; 杨冬

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2020.07.001

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关节型机械臂高承载轨迹规划方法研究

理论研究 | 更新时间：2022-10-20

- 关节型机械臂高承载轨迹规划方法研究
- Study on the Trajectory Planning Method for High Bearing Capacity of Joint Manipulator
- 机械传动 2020年44卷第7期页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.河北工业大学机械工程学院，天津 300132
- 作者简介：
  
  唐润智（1995— ），男，河北唐山人，硕士研究生，主要研究方向为智能机电一体化。
  李铁军（1967— ），男，河北承德人，博士，教授，主要研究方向为机器人智能感知。
  杨冬（1980— ），男，河北秦皇岛人，博士，讲师，主要研究方向为建筑机器人、智能化施工装备。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2018YFB1306902);国家自然科学基金(U1813222)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.07.001
  中图分类号：
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唐润智,李铁军,杨冬.关节型机械臂高承载轨迹规划方法研究[J].机械传动,2020,44(07):1-9.

Tang Runzhi Li Tiejun Yang Dong.Study on the Trajectory Planning Method for High Bearing Capacity of Joint Manipulator[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(07):1-9.
唐润智,李铁军,杨冬.关节型机械臂高承载轨迹规划方法研究[J].机械传动,2020,44(07):1-9. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.07.001.

Tang Runzhi Li Tiejun Yang Dong.Study on the Trajectory Planning Method for High Bearing Capacity of Joint Manipulator[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(07):1-9. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.07.001.

摘要

针对关节型机械臂普遍具有负载自重比低的问题，提出了两种提高机械臂承载能力的轨迹规划方法。第一种为轨迹生成法，将运动过程分段，借助正确的动力学模型选取每段运动过程中的关节加速度值，然后，将所有的加速度值进行组合，生成一组力矩平滑的运动轨迹，避免了运动过程中出现过大的关节力矩峰值。第二种为轨迹优化法，预先选取一种标准预定义运动曲线作为运动轨迹，使用遗传算法优化运动曲线的参数，将机械臂的关节力矩峰值降到最低，同样避免了出现过大的关节力矩峰值。经过Adams仿真发现，相比于其他常用的各种轨迹规划方法，这两种方法明显提高了机械臂的承载能力。最后，通过实验，验证了所述方法的正确性与有效性。

Abstract

Aiming at the problem of low deadweight ratio of load in joint manipulator，two trajectory planning methods to improve the bearing capacity of the joint manipulator are proposed. The first method gets a new trajectory，this method automatically generates a set of moment smooth motion trajectories by using the correct dynamics model and selecting acceleration values of segmented motion process，the appearance of large peak torque will be avoided by this method. The second method optimizes the existing trajectory，this method first selects a standard predefined motion curve as trajectory. The torque peak of the manipulator is suppressed to lowest by using genetic algorithms to optimize the motion parameters of the curve. The appearance of large peak torque will also be avoided by this method. Through the simulation of Adams，it is found that the joint torque is optimized compared with other commonly used trajectory when lifting heavy objects in these ways. Finally，the correctness and effectiveness of the control method are verified through the experiment.

关键词

关节型机械臂承载能力动力学轨迹生成法轨迹优化法

Keywords

Joint manipulatorBearing capacityDynamicsTrajectory generation methodTrajectory optimization method

references

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