基于改进鲸鱼优化算法的码垛机器人时间最优轨迹规划

作     者：汤兆平 孟鑫 孙剑萍 彭俊 TANG Zhao-ping;MENG Xin;SUN Jian-ping;PENG Jun

作者机构：华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 华东交通大学交通运输工程学院南昌330013 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第14期

页      面：5882-5891页

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51965017,52262049) 江西省自然科学基金(20202BABL204037) 

主　　题：轨迹规划 改进鲸鱼算法 3-5-3次多项式 时间优化 

摘      要：码垛机器人在运行轨迹过程中所消耗的时间直接影响到了其工作效率,针对码垛机器人的轨迹规划的时间问题,提出了一种改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化。在基本的鲸鱼优化算法基础上,利用混沌映射初始化种群,引入自适应的权重和改进收敛因子,以提高算法的求解精度、收敛速度和全局搜索能力。首先,根据D-H参数法建立机器人的运动学模型;其次,在关节空间中利用3-5-3次多项式插值函数对机器人末端执行器经过的路径点进行规划,然后采用改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化。最后通过MATLAB软件进行效果仿真和对比。结果表明,与其他同类的算法相比,改进的鲸鱼优化算法的求解精度更高,收敛速度更快。将该方法与轨迹优化结合,与未采用算法优化的3-5-3多项式轨迹规划所需要的运行时间相比缩短了22.46%,且各个关节轨迹平稳连续,验证了该轨迹规划方法的有效性。