基于时间冲击最优的TBM换刀机器人轨迹规划

作者：陶治同; 陶建峰^*; 覃程锦; 刘成良

来源：浙江大学学报(工学版), 2023, 57(01): 1-9.

• TBM换刀机器人
• 轨迹规划
• 改进型粒子群优化
• 时间冲击最优
• 5次NURBS曲线

为了提高隧道掘进机(TBM)换刀机器人的工作效率,减小换刀过程中的运动冲击,提出基于改进型粒子群优化(PSO)算法的轨迹优化方法.采用位姿分离法与关节变量最小策略,对冗余关节机器人进行运动学分析.利用所求的逆解,将目标轨迹由笛卡尔空间映射到关节空间.针对每个关节使用5次NURBS曲线构造冲击连续的关节轨迹,以时间冲击最优构造目标函数,采用改进型PSO算法求解出最优时间序列,完成对轨迹的优化.通过对特定的换刀任务进行轨迹规划,得到各关节的优化轨迹.优化结果表明,提出的轨迹规划方法可以为换刀机器人各关节提供理想的轨迹,具有较强的轨迹跟踪能力.利用5次NURBS插值法与改进型PSO优化算法,可以保证轨迹的时间最短与冲击最小,提高了运行的效率与平稳性.

• 单位
  上海交通大学; 机械系统与振动国家重点实验室