挖掘机分段多项式的时间最优轨迹规划

作者：李虹; 张韵悦; 孙志毅; 孙前来

来源：中国工程机械学报, 2020, 18(01): 7-13.

DOI：10.15999/j.cnki.311926.2020.01.002

• 挖掘机
• 分段多项式
• 粒子群优化算法
• 差分进化算法
• 轨迹规划

对挖掘机进行时间最优轨迹规划时,通常采用分段插值策略。但是,常用的3-3-3-3-3和3-3-5-3-3分段插值策略存在插值结果不精确、关节存在往复运动、挖掘轨迹不平滑以及工作过程中挖掘机各关节所受冲击较大等不足。为了避免上述问题,提出了基于4-3-3-3-4分段多项式的轨迹规划策略,以各关节角速度和角加速度为约束条件,分别将粒子群算法和差分进化算法用于基于4-3-3-3-4分段插值策略的时间最优轨迹优化,并将优化结果与常用的3-3-3-3-3和3-3-5-3-3分段插值策略进行了对比。实验结果表明:4-3-3-3-4分段插值策略通过粒子群算法优化得到的各关节的运动轨迹更平滑,可以有效地降低各关节在工作过程中受到的冲击,而且挖掘机完成规划轨迹所需时间更短,从而大大地提高挖掘机的工作效率;同时,粒子群算法在求取时间最优值方面所用时间短,显著提高了轨迹规划的实时性。

• 单位
  太原科技大学; 电子信息工程学院