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Collision-Free Robot Pose Optimization Method Based on Improved Algorithms

delete2026-01-04
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OA
AI
Y
Yongwei Zhang
Q
Qiao Xiao *
L
Lujun Wan
B
Bo Jiang
DOI:10.3390/machines14010065delete
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摘要

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在现代造船中,船舶部件的结构复杂性及受限工作空间使得机器人打磨易发生碰撞。为提高安全性和稳定性,本文提出了一种船舶部件作业的避碰姿态优化方法。首先,建立正逆运动学模型,并将路径上的姿态组织成有向图。然后在关节限位和奇异点约束下识别可行姿态。应用有向包围盒和GJK碰撞检测算法构建避碰姿态集。随后引入改进的A*算法,该算法结合基于关节空间几何距离的多源启发式方法及安全距离惩罚,以计算关节偏差最小的最优姿态序列,促进连续姿态间的平稳过渡。仿真结果表明,所提方法在受限环境中避免了机器人与工件的干涉,提高了障碍规避和运动平滑性。与标准A*算法相比,所提方法将搜索时间减少15.8%,最小安全距离提高近五倍。与非优化姿态序列相比,累积关节变化最多减少92.5%,关节幅值范围平均降低41.2%,关节波动标准差降低37.8%。该方法为复杂受限环境中的机器人测量、装配和加工提供了一种通用解决方案。
Keyword:
industrial robot
posture optimization
kinematics
collision detection
A*

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