Control de Seguimiento de Trayectoria para Robot Manipulador Móvil con Limitaciones Cinemáticas y Evitación de Autocolisiones
Autores: Qiao, Lijun; Luo, Xiao; Luo, Qingsheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Control de Seguimiento de Trayectoria para Robot Manipulador Móvil con Limitaciones Cinemáticas y Evitación de Autocolisiones
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Algoritmo de evolución diferencial optimizado propuesto
Problema de seguimiento de trayectoria
Robot manipulador móvil
Restricciones
Problema de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, proponemos un algoritmo de evolución diferencial optimizado basado en limitaciones cinemáticas y restricciones de complejidad estructural para resolver el problema de seguimiento de trayectoria de un robot manipulador móvil. El método tradicional implica principalmente obtener la velocidad de la variable de control basada en el Jacobiano inverso o la linealización del modelo cinemático del robot, lo que no puede evitar la posición de singularidad y/o fenómenos de auto-colisión. Para abordar estos problemas, diseñamos directamente un algoritmo de evolución diferencial optimizado para resolver el problema de planificación de trayectorias para robots manipuladores móviles. Primero, analizamos varias restricciones sobre el movimiento real y las describimos específicamente utilizando diversas ecuaciones o desigualdades, incluidas las restricciones no holonómicas sobre la plataforma móvil, las limitaciones físicas de los motores de conducción, la restricción de evitación de auto-colisión y el cruce suave de la posición de singularidad. A continuación, redefinimos el seguimiento de trayectoria de un robot manipulador móvil como un problema de optimización bajo múltiples restricciones, incluyendo la tarea de seguimiento de trayectoria y varias restricciones simultáneamente. Luego, proponemos un nuevo algoritmo de evolución diferencial (DE) optimizando algunas operaciones críticas para resolver el problema de optimización, como mejorar la distribución de la población, limitar el rango de distribución de la población y agregar un índice de éxito. Además, diseñamos dos trayectorias simples y dos trayectorias complejas para determinar el rendimiento del algoritmo DE optimizado en la resolución del problema de seguimiento de trayectoria. Los resultados demuestran que el algoritmo DE optimizado puede realizar eficazmente la tarea de seguimiento de trayectoria de alta precisión de un robot manipulador móvil de ruedas diferenciales a través de la consideración de limitaciones cinemáticas y la evitación de auto-colisiones.
Descripción
En este artículo, proponemos un algoritmo de evolución diferencial optimizado basado en limitaciones cinemáticas y restricciones de complejidad estructural para resolver el problema de seguimiento de trayectoria de un robot manipulador móvil. El método tradicional implica principalmente obtener la velocidad de la variable de control basada en el Jacobiano inverso o la linealización del modelo cinemático del robot, lo que no puede evitar la posición de singularidad y/o fenómenos de auto-colisión. Para abordar estos problemas, diseñamos directamente un algoritmo de evolución diferencial optimizado para resolver el problema de planificación de trayectorias para robots manipuladores móviles. Primero, analizamos varias restricciones sobre el movimiento real y las describimos específicamente utilizando diversas ecuaciones o desigualdades, incluidas las restricciones no holonómicas sobre la plataforma móvil, las limitaciones físicas de los motores de conducción, la restricción de evitación de auto-colisión y el cruce suave de la posición de singularidad. A continuación, redefinimos el seguimiento de trayectoria de un robot manipulador móvil como un problema de optimización bajo múltiples restricciones, incluyendo la tarea de seguimiento de trayectoria y varias restricciones simultáneamente. Luego, proponemos un nuevo algoritmo de evolución diferencial (DE) optimizando algunas operaciones críticas para resolver el problema de optimización, como mejorar la distribución de la población, limitar el rango de distribución de la población y agregar un índice de éxito. Además, diseñamos dos trayectorias simples y dos trayectorias complejas para determinar el rendimiento del algoritmo DE optimizado en la resolución del problema de seguimiento de trayectoria. Los resultados demuestran que el algoritmo DE optimizado puede realizar eficazmente la tarea de seguimiento de trayectoria de alta precisión de un robot manipulador móvil de ruedas diferenciales a través de la consideración de limitaciones cinemáticas y la evitación de auto-colisiones.