基于激光引导的SCARA的轨迹规划与优化

摘要

多数应用场景中,SCARA机械臂的工作路径为固定的模式,为结合视觉信息,优化控制方式,采用激光打样的方式引导SCARA动作.以桃子TZ-500 SCARA机械臂和MATLAB为实验平台,使用D-H坐标系法建立机械臂的运动学模型,得到其工作空间.针对点到点的轨迹,采用五次多项式插值法完成在关节空间内的规划.灵活的多点轨迹,使用三次B样条曲线插值法规划得到相邻点的三次轨迹,对于起始时刻和终止时刻加速度不为零的问题,设计了修正因子,保证加速度为零,有效降低冲击.为了缩短运行时间,结合约束条件和应用场景设计了新的罚函数,并对遗传算法的选择和变异方向进行改进,加速筛选过程.实验结果表明,使用了改进后的遗传算法,得到轨迹的运行时间要优于优化前的轨迹,有效地提高了运行效率和精度.