An Efficient Random Walk Strategy for Sampling Based Robot Motion Planners

Sampling based planners have been successful in path planning of robots with many degrees of freedom, but still remains ineffective when the configuration space has a narrow passage. We present a new technique based on a random walk strategy to generate samples in narrow regions quickly, thus improving efficiency of Probabilistic Roadmap Planners. The algorithm substantially reduces instances of collision checking and thereby decreases computational time. The method is powerful even for cases where the structure of the narrow passage is not known, thus giving significant improvement over other known methods.

汽车覆盖件模具激光表面强化中环带区域的测量及轨迹规划

在模具表面激光强化中,测量及轨迹规划是工艺实现的关键环节。本文针对汽车覆盖件模具表面较为常见的侧壁结构,从中抽取出更为基本的一类型面—环带,提出了一种基于特征线的环带测量及轨迹规划的方法，并且在建立环带数学模型的基础上对误差进行了分析,证明了这种方法不仅简单、高效,而且满足相应的加工工艺要求。

空间机械臂在线实时避障路径规划研究

针对目前空间机械臂避障路径规划算法计算量大难以达到在线实时规划的缺点,对空间机械臂的在线实时避障路径规划问题进行了研究和探讨.采用规则体的包络对障碍物进行建模,并借助C空间法的思想,把障碍物和机械臂映射到两个相互垂直的平面内,将机械臂工作空间的三维问题转化为二维问题,并结合二岔树逆向寻优的方法进行路径搜索,从而大大减少了计算量,达到了在线实时规划的要求.最后在空间机器人仿真系统上对其进行了仿真研究,验证了该方法的可行性.

基于特征线的棱脊重构及加工轨迹规划算法

在基于三维曲面的激光强化加工中,针对某些特殊的加工表面,采用基于特征线的测量、重构及轨迹规划方法,可在不降低精度的基础上大幅度提高效率.主要针对常见的一种曲面类型即棱脊,介绍了基于特征线的棱脊重构及加工轨迹规划方法的应用.除适用于激光强化外,该方法对于一般的刀具加工也有一定的应用价值和参考意义.

SCARA errobota: mugimendu gaitasunen eta ibilbide sorkuntzaren inplementazioa software grafikoan

[EU]Lan honen gaia SCARA errobot motaren mugimendu gaitasunen analisia egitea da, eta ibilbideen sorkuntzarako metodoekin batera software grafiko batean inplementatzea mugimenduaren simulazioa egin ahal izateko. Errobot serieen zinematikaren oinarrizko ezagutzatik hasita, mota konkretu batetara aplikatu egiten da eta honek aurkezten dituen berezitasunak garatu egiten dira, bi helburutara bideratuta: SCARA errobotaren mugimendu gaitasunak ezagutzea. Ibilbideen sorkuntzarako metodo baten inplementazioa. Hasteko, gaiaren egoera aztertu da, aplikazio nagusien eta ibilbide moten informazioa batzeko. Halaber ibilbideen sorkuntzarako metodoak arakatu dira, erabilera honetarako aproposena aurkitzeko. Jarraian, errobotaren analisia burutu da, ohizko erreminta matematikoak erabiliz, funtsezkoak diren lan eremua eta kokapen singularrak lortzeko. Ostean, software grafikoa garatu da mugimendu gaitasun hauek simulatzeko. Ohiko aplikazioetan oinarritutako ibilbideak sortzeko aukerak gehitu dira. Amaitzeko, oztopoak saihesten dituen ibilbideen sorkuntzarako metodoa inplementatu da, “pick and place” ibilbide motaren barruan.

Desarrollo de una herramienta virtual destinada al diseño de una plataforma robótica reconfigurable.

[ES]Este proyecto tiene como objeto aumentar el conocimiento concerniente a mecanismos robóticos reconfigurables, así como ponerlo en práctica. Estos mecanismos pueden lograr rápidas transiciones y son capaces de adaptarse a sí mismos a muchos entornos diferentes, conduciendo a una reducción de costes y requerimientos de espacio. Para ello, se estudia el estado del arte, de manera que se pueda reunir información sobre las principales aplicaciones y oportunidades que este campo ofrece en diferentes áreas. A continuación, se requiere llevar a cabo un análisis cinemático de un robot específico, y junto a métodos de planificación de trayectorias, su implementación en un software gráfico para simular su movimiento. La herramienta de software “Matlab” va a ser la que permitirá llevar a cabo toda la programación y representación a lo largo de todo el proyecto.

Surface excavation with model predictive control

This paper describes the application of variable-horizon model predictive control to trajectory generation in surface excavation. A nonlinear dynamic model of a surface mining machine digging in oil sand is developed as a test platform. This model is then stabilised with an inner-loop controller before being linearised to generate a prediction model. The linear model is used to design a predictive controller for trajectory generation. A variable horizon formulation is augmented with extra terms in the cost function to allow more control over digging, whilst still preserving the guarantee of finite-time completion. Simulations show the generation of realistic trajectories, motivating new applications of variable horizon MPC for autonomy that go beyond the realm of vehicle path planning. ©2010 IEEE.

大型公共环境人员疏散路径规划研究

大型公共环境人员疏散路径规划研究对指导安全设施建设、应急预案的制定、实施和推演都有重要意义。近年来进化计算领域兴起的分布估计算法为路径规划问题的解决提供了新的优化工具。本论文将一种典型的分布估计算法——贝叶斯优化算法，应用到大型公共环境人员疏散路径规划问题解决过程中，针对单路径人员疏散、多路径人员疏散和多目标点人员疏散三类具体的疏散路径规划问题，分别设计和实现了相应的基于贝叶斯优化的人员疏散路径规划算法，并在仿真实验中根据大型公共环境空间类型复杂和人员相对密集等特点，面向不同的规划要求和目的，求解出了满足约束条件的最优疏散路径集合。 本文提出的基于贝叶斯优化的人员疏散路径规划算法，以大型公共环境的基本信息已知为前提，基于二维环境下的拓扑空间法，按照应用系统的规划要求，通过引入疏散性能，路径安全性和易通性等参数，对疏散空间建立全局环境模型；在系统分析分布估计算法基本框架和特点的基础上，引入其中一类典型算法——贝叶斯优化算法，设计出一系列适于不同疏散路径规划问题的基于贝叶斯优化的路径规划算法。该算法用贝叶斯网络对优选路径集合建立概率模型，并由建立起的贝叶斯网络产生新的路径集合，与原有路径进行竞争，可以在找到一条最优的路径集合的同时，利用中间结果，快速找出多条较优的路径。仿真实验标明，该算法可以有效的满足大型公共环境下人员疏散的任务要求。

移动机器人路径规划方法研究

针对室内动态非结构化环境下的移动机器人路径规划问题,提出了一种能够将全局路径规划方法和局部路径规划方法相结合、将基于反应的行为规划和基于慎思的行为规划相结合的路径规划方法.全局路径规划器采用A*算法生成到达目标点的子目标节点序列;局部路径规划器采用改进的人工势场方法对子目标节点序列中相邻两节点进行路径平滑和优化处理.在考虑了移动机器人运动学约束的前提下,该方法不但能够充分利用已知环境信息生成全局最优路径,而且还能及时处理所遇到的随机障碍信息.仿真研究与在室内复杂环境下的实际运行结果验证了该方法的有效性.

机器人研磨抛光工艺研究与实现

机器人研磨抛光工艺研究建立在大量机器人磨抛试验的基础上。本文针对加工对象——有机玻璃,在满足被加工工件质量的前提下,确定了机器人研磨抛光加工时磨片的合理使用顺序、规划加工路径和安排正交试验,以获得机器人磨抛加工的最优工艺参数组合,并制定机器人磨抛的加工策略。最后通过机器人研磨抛光加工实例,进一步验证了机器人的研磨抛光工艺知识有其合理性。

基于势场法的移动机器人路径规划仿真研究

针对势场法的障碍物附近目标不可达(GNRON)问题,采用改进斥力势场函数,把机器人和目标的相对距离考虑进去,从而确保目标点为整个势场的全局最小点,使得机器人能够顺利到达目标。针对局部极小引起的陷阱区域问题,提出了增加引导点的方法,使得机器人能够快速走出陷阱区域,向目标点移动。通过仿真实验,还实现了机器人在限定区域内漫游。改进后的势场法适用于复杂环境下的移动机器人路径规划。仿真结果证明了此方法的有效性。

基于IGES的卷曲类工件结构光测量路径规划研究

本文通过对卷曲类工件IGES文件的分析,本文提出了一种新的基于IGES文件的测量路径规划策略。根据张量积曲面的性质,提出了一种曲面组合算法,运用了张量积曲面的性质,将曲面操作转化为多次曲线操作,将IGES文件中存储的多片曲面片组合为一整片曲面,从而为自由曲面测量路径的提取提供了数学模型。运用二次逼近原理,提出了一种B样条曲线上的等距采样算法。通过在实际系统进行实验,上述策略及算法得到了验证,并在自主开发的智能测量建模加工一体化装备中得到了应用。

一种基于遗传算法的机器人加工路径规划方法

针对传统机器人加工路径规划采用示教再现方法很难适应复杂变化任务的问题 ,提出了基于遗传算法的路径规划方法 ,研究了遗传算法中的编码方式、交叉算子和变异算子的改进方法 .仿真实验表明 ,采用遗传算法进行机器人加工路径规划是可行的和有效的 .

服务机器人路径规划技术研究

随着技术的发展和数字产品的价格下降，家用机器人必将成为未来数字家庭的主导。正如家用机器人生产厂商iRobot的CEO科林·安格尔所说：“我认为，完全有理由想像，10年之后每个家庭都将拥有一台机器人。”路径规划技术是移动机器人导航系统中不可缺少的重要组成部分，不仅是移动机器人完成任务的安全保障，同时也是移动机器人智能化程度的重要标志。 本论文以新松公司“家用服务机器人的研究开发”项目为背景，对服务机器人的路径规划系统中的重点和难点问题进行了深入的研究，主要工作如下： 在嵌入式微处理器ARM7上实现了服务机器人的路径规划系统，完成了超声波传感器和红外传感器的采集和标定，并通过仿真研究和实验研究两方面对机器人的路径规划系统进行分析和设计。 在MATLAB GUI的仿真平台上，采用改进斥力势场函数解决了障碍物附近目标点不可达问题，通过引入引导点解决机器人在‘U’型区域内的震荡问题。在实验中，首先采用改进势场函数实现了机器人的折线规划方法，基于此算法，实现了机器人在固定范围内漫游的功能；通过改进折线规划方法，提出了弧形规划算法；通过引入人工协调场，解决了机器人、障碍物与目标点在一条直线上时与长形障碍物的碰撞问题；最后再加上各种安全措施，保证机器人在躲避障碍物的同时，能以一种比较平滑、优美的曲线到达目标点。 本论文首先在仿真中实现基本的规划算法，以服务机器人为平台，通过实验，不断发现新问题，提出新的改进算法，最后再在实验中进行验证。实验结果表明本文设计的路径规划算法能够实现机器人以平滑优美的曲线在复杂环境中的路径规划功能。