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基于混合离散粒子群算法的焊接机器人路径规划

作　者: 李明皓
导　师: 王学武
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 焊接机器人路径规划粒子群算法混合离散粒子群算法
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 63次
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内容摘要

焊接是现代制造业中占据重要地位的关键环节之一。与人力劳动相比,机器人具有高速、高效、稳定性强等优点,焊接机器人的广泛使用大大提高了生产效率。在实际焊接生产过程中,一台机器人要完成数量众多的焊点焊接任务。因此,如何安排这些焊点的焊接顺序,合理的规划机器人的焊接路径,对减少焊接时间,提高焊接机器人的生产效率有着非常重要的意义。粒子群算法是Kennedy和Eberhart于1995年提出的一种群智能仿生优化算法。经过近二十年的发展,该算法在各种实践应用中已经体现出其优异的性能和巨大的发展潜力。本论文主要研究的是焊点任务分配己定的前提下的单台焊接机器人的三维路径规划。在综合分析了目前各种路径规划方法优缺点的基础上,本文选择粒子群算法来研究焊接机器人的路径规划问题。首先针对传统粒子群算法在一些复杂应用中容易陷入局部最优点而不能找到全局最优点的问题,提出一种基于双混沌映射的自适应粒子群算法。然后分析了三维路径规划问题的模型一一旅行商问题。通过结合光学寻优算法、遗传算法和混沌优化,提出了一种混合离散粒子群算法,并通过仿真测试验证了其性能。然后将所改进的算法用于求解三维路径规划问题,并通过2个案例进行仿真测试验证了混合离散粒子群算法在求解三维路径规划问题时的算法性能。最后利用Visual C#2010编写了焊接机器人路径规划仿真应用系统,并通过一个案例进行测试,验证了所设计系统的实用性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 焊接机器人国内外应用与研究现状  11-12
  1.3 焊接机器人的分类  12-15
  1.4 选题背景及意义  15
  1.5 论文主要工作及内容安排  15-17
第2章焊接机器人路径规划  17-28
  2.1 焊接机器人规划技术  17-19
    2.1.1 焊接机器人任务规划  17
    2.1.2 焊接机器人焊接参数规划  17-18
    2.1.3 焊接机器人路径规划  18
    2.1.4 焊接机器人轨迹规划  18-19
  2.2 路径规划的研究现状与发展趋势  19-22
    2.2.1 国外路径规划研究现状  19-20
    2.2.2 国内路径规划研究现状  20-21
    2.2.3 路径规划技术的发展趋势  21-22
  2.3 路径规划算法  22-25
    2.3.1 路径规划的传统方法  22-23
    2.3.2 路径规划的智能方法  23-25
  2.4 路径规划算法的选择  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章基于双混沌映射的自适应粒子群算法  28-43
  3.1 引言  28
  3.2 混沌的概念和特点  28-30
  3.3 粒子群优化算法  30-31
  3.4 混沌粒子群优化算法  31-32
  3.5 基于双混沌映射的自适应粒子群算法  32-36
    3.5.1 由Tent映射产生初始种群  33
    3.5.2 粒子自逃逸策略  33-34
    3.5.3 自适应惯性权重策略  34-35
    3.5.4 算法步骤  35-36
  3.6 实验仿真测试  36-42
  3.7 本章小结  42-43
第4章基于改进粒子群算法的三维路径规划  43-65
  4.1 问题的描述与建模  43-44
  4.2 求解旅行商问题的离散粒子群算法  44-46
  4.3 求解旅行商问题的改进离散粒子群算法  46-50
    4.3.1 路径的编码方式  46-47
    4.3.2 光学寻优初始化  47
    4.3.3 粒子的速度和位置  47-48
    4.3.4 粒子信息交流策略  48-49
    4.3.5 混沌优化策略  49-50
    4.3.6 算法步骤  50
  4.4 算法仿真测试  50-55
    4.4.1 编程工具MATLAB简介  50-51
    4.4.2 仿真测试  51-55
  4.5 焊接机器人三维路径规划  55-64
    4.5.1 焊接机器人三维路径规划步骤  55-56
    4.5.2 三维路径规划仿真测试案例1  56-60
    4.5.3 三维路径规划仿真测试案例2  60-64
  4.6 本章小结  64-65
第5章焊接机器人路径规划仿真系统  65-71
  5.1 焊接机器人路径规划仿真系统框架  65
  5.2 仿真系统功能展示  65-70
    5.2.1 焊点坐标的获取  65-68
    5.2.2 算法参数设置  68-69
    5.2.3 路径规划  69-70
  5.3 本章小结  70-71
第6章总结与展望  71-72
  6.1 总结  71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-80
致谢  80-81
攻读硕士期间发表的学术论文  81

基于混合离散粒子群算法的焊接机器人路径规划

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