Інтеграція даних про колізії для пришвидшення оптимізації траєкторії руху роботизованої руки

Abstract

Представлено новий підхід до покращення оптимізації траєкторії руху роботизованої руки шляхом інтеграції даних про колізії, отримані під час планування шляху переміщення роборуки. Планування шляху переміщення роборуки роботизованих систем є однією з ключових задач в сучасній робототехніці, особливо для роботизованої руки, яку використовують в промисловості для виконання складних маніпуляцій. У багатьох дослідженнях розглянуто розроблення алгоритмів для планування траєкторій руху, які забезпечують уникнення колізій та мінімізацію витрат часу і ресурсів на виконання обчислень. Незважаючи на чисельні вдосконалення у методах планування та оптимізації траєкторій руху руки, існує потреба у додаткових підходах, які можуть покращити ефективність цих процесів. Основна мета дослідження полягала у розробленні методу, що дає змогу пришвидшити оптимізацію траєкторії руху роботизованої руки шляхом інтеграції даних про колізії. Визначено основні завдання дослідження: розробити алгоритм, що використовує попередньо відомі дані про колізії для пришвидшення перевірок на колізії прямих відрізків; провести експериментальні дослідження ефективності запропонованого методу; оцінити вплив запропонованого підходу на загальну швидкість і якість оптимізації траєкторії. Під час проведення тестувань контролювали такі параметри, як кількість викликів функції перевірки на колізії, довжина оптимізованої траєкторії та тривалість виконання алгоритму. Вхідним параметром тестувань був поріг перевірки на колізії щодо відстані до заданого відрізка. Під час проведення експериментальних досліджень отримано результати, що підтверджують ефективність підходу. Внаслідок використання порогу відстані на рівні п'ять кроків дискретизації (0,175 рад.) загальна кількість перевірок на колізії знизилася від 82663 до 62056 шт., тобто на 24,93 %, при цьому загальна тривалість виконання скоротилась з 16,2 до 10,97 с, тобто на 32,29 %. У разі використання порогу відстані на рівні десяти кроків дискретизації (0,35 рад.) кількість перевірок знизилася до 53139 шт., тобто на 35,72 %, а тривалість виконання скоротилась до 9,1 с, тобто на 43,83 %. Запропонований підхід можна інтегрувати з іншими методами планування та оптимізації траєкторій руху роботизованої руки, що підвищує його універсальність і застосовність у різних робототехнічних системах. Результати дослідження підтверджують перспективність використання цього підходу для оптимізації траєкторій руху роботизованих систем, що може бути корисним для подальшого розвитку технологій автоматизації в промисловості.