Построение плана траектории перемещения манипуляционного робота на основе модифицированного метода муравьиных колоний

DOI: 10.21293/1818-0442-2023-26-1-98-106

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Манипуляционные роботы широко применяются в автоматизации многих операций в промышленности. Перед выполнением манипуляционным роботом запланированных операций необходимо построить план траектории перемещения робота из начального состояния в целевое. Задача планирования траектории перемещения осложняется наличием в рабочей зоне робота препятствий, столкновения с которыми требуется избегать. Существует множество методов планирования траектории перемещения как в среде без препятствий, так и в среде с препятствиями. Особый интерес представляет группа методов планирования, основанных на применении эвристических алгоритмов. Проводится исследование возможности модификации метода планирования перемещения на основе алгоритма муравьиных колоний. Предлагается модификация исходного метода с применением метода вероятностных маршрутных карт (PRM). Анализируются результаты работы модифицированного алгоритма при различных значениях параметров алгоритма. На основании результатов анализа приводятся рекомендации по подбору оптимальных значений параметров.

Ключевые слова: манипуляционный робот, траектория, планирование траектории, препятствия, алгоритм муравьиных колоний, PRM

Библиография статьи:
Горитов А. Н. Построение плана траектории перемещения манипуляционного робота на основе модифицированного метода муравьиных колоний / А. Н. Горитов, К. В. Гончаров // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2023. – Т. 26, № 1. – С. 98–106. DOI: 10.21293/1818-0442-2023-26-1-98-106

Авторы и правообладатели:

  • Горитов А. Н. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Гончаров К. В. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Юревич Е.И. Основы робототехники. – СПб.: БХВПетербург, 2005. – 416 с.
  • 2. Зенкевич С.Л. Основы управления манипуляционными роботами / С.Л. Зенкевич, А.С. Ющенко. – М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 480 с.
  • 3. ГОСТ 25686–85. Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы. Термины и определения – Введ. 1986–01–01. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Издательство стандартов, 1987. – 8 с.
  • 4. Brooks R.A. A Subdivision Algorithm in Configuration Space for Find Path with Rotation / R.A. Brooks, T. Lozano-Peres. // IEEE Trans. Syst. Man. Cybern. – 1985. – Vol. SMC-15, No. 2. – PР. 224–233.
  • 5. Zhu D. Constraint reformulation in a hierarchical path planner. / D. Zhu and J.-C. Latombe // Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. – 1990. – РP. 1918–1923.
  • 6. Khatib O. Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots. // Intern. J. of Robotics Research. – 1986. – Vol. 5, No. 1. – PР. 90–98.
  • 7. Russell S.J. Artificial Intelligence: A Modern Approach. / S.J. Russell, P. Norvig // Neurocomputing. – 1995. – Vol. 9, No. 2. – РP. 215–218.
  • 8. Нильсон Н. Искусственный интеллект. Методы поиска решений. – М.: Мир, 1973. – 272 с.
  • 9. Zeng W. Finding shortest paths on real road networks: the case for A* / W. Zeng, R.L. Church // Int. J. Geogr. Inf. Sci. – 2009. – Vol. 23, No. 4. – РP. 531–543.
  • 10. Генерозов В.Л. Алгоритм планирования траектории манипулятора при наличии препятствий // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. – 1984. – № 1. – С. 137–147.
  • 11. Canny J. The complexity of robot motion planning. – Cambridge; Massachusetts: MIT Press, 1988. – 195 p.
  • 12. LaValle S.M. Planning Algorithms. − Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 2006. – 1023 p.
  • 13. Ильин В.А. Вопросы теории управления роботами в условиях неполной информации о внешней среде / В.А. Ильин, А.М. Кориков // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. – 1982. – № 4. – С. 202.
  • 14. Петров А.А. Формирование движений манипуляционного робота при обходе препятствий в условиях ограниченной информации о среде / А.А. Петров, И.М. Сирота // Автоматика и телемеханика. – 1983. – № 4. – С. 29–40.
  • 15. Ильин В.А. Интеллектуальные роботы. Теория и алгоритмы. – Красноярск: САА, 1995. – 334 с.
  • 16. Горитов А.Н. Построение плана траектории промышленного робота в произвольных рабочих средах // Автоматизация и современные технологии. – 2001. – № 7. – С. 18–23.
  • 17. Лопатин П.К. Компьютерная имитация управления семизвенным манипуляционным роботом в среде с неизвестными препятствиями // Вестник Сиб. гос. аэрокосмического ун-та им. акад. М.Ф. Решетнева. – 2005. – № 3. – С. 69–74.
  • 18. Горитов А.Н. Моделирование адаптивных мехатронных систем / А.Н. Горитов, А.М. Кориков. – Томск: В-Спектр, 2007. – 350 с.
  • 19. Горитов А.Н. Планирование траектории движения манипуляционного робота в неизвестной среде на основе алгоритма муравьиных колоний / А.Н. Горитов К.В., Гончаров // Доклады ТУСУР. – 2020. – Т. 23, № 2. – С. 55–64.
  • 20. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1979. – 576 с.
  • 21. Корендясев А.И. Теоретические основы робототехники: в 2 кн. – Кн. 1 / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес. – М.: Наука, 2006. – 384 с.
  • 22. Dorigo M. Optimization, Learning and Natural Algorithms // PhD thesis. – Italie: Politecnico di Milano, 1992. – 140 p.
  • 23. Probabilistic Roadmaps for Path Planning in High-Dimensional Configuration Spaces / L. Kavraki et al. // Robotics and Automation, IEEE Transactions on. – 1996. – Vol. 12. – PР. 566–580.
  • 24. Штовба С.Д. Муравьиные алгоритмы: теория и практика // Программирование. – 2005. – Т. 31, № 4. – С. 3–18.
  • 25. Курейчик В.М. О некоторых модификациях муравьиного алгоритма / В.М. Курейчик, А.А. Кажаров // Изв. ЮФУ. Технические науки. – 2008. – № 4 (81). – С. 7–12.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru