Page 45 - 工业机器人控制技术研究

第一章 工业机器人的发展

随机树算法、基于 A* 算法、基于改进蚁群算法、基于概率神经网络等多种智能
算法的创新应用，使得轨迹规划的方法变得多种多样，轨迹平滑性、稳定性等都
有很大的提高。在轨迹插补方面，中国主要有五次多项式插值轨迹规划、合成运

动的圆弧轨迹规划、叠加摆线运动规律的轨迹规划、基于 NURBS 曲线轨迹规划、
基于复合多项式轨迹规划等，能够降低机械人的振动、使机器人运动轨迹更加平
滑、运行更加自然、平稳。
国际上的智能算法应用创新有基于动态目标深度学习轨迹优化算法、改进蚁

群算法、粒子群优化算法、差分进化改进人工势场算法、NSGA-II 多目标优化算
法等，使得机器人的运动轨迹误差更低、计算量更小、算法收敛速度更快。在轨
迹插补方面，国际上的主要方法有基于 B 样条曲线轨迹规划、基于 NURBS 曲线
的轨迹规划、基于三次多项式的轨迹规划、基于 Catmull-Rom 样条曲线的轨迹规

划等，使得机器人的轨迹更加光滑、稳定，更符合复杂的工作任务要求。
（3）避障问题
避障是指机器人在运动过程中，通过传感器或者相机感知到其路线规划上存
在的障碍物，并且按照预先的程序算法实时更新路径，成功避开障碍物，最终到

达目的地。机器人避障问题可以分类三个方面：一是障碍物的感知，二是障碍物
在模型中的映射即障碍物建模，三是避障轨迹的规划。障碍物感知是指机器人对
工作环境中存在的障碍物进行识别，判断障碍物类型与位置的过程。障碍物的感
知是机器人避障问题的前提。常用的方法是机器人利用外部传感器进行检测，如

声波传感器、激光雷达、视觉传感器等。
声波避障控制法是利用实时长距离超声波传感器进行搜索，当机器人距离障
碍物一定距离时，超声波传感器就能够检测到相关信息，并传输给控制器，控制
工业机器人避开障碍物。但超声波传感器存在物理探测盲区会造成漏报，会增加

发生碰撞的可能性，一般会搭配其他传感器一起使用。激光雷达避障控制法和声
波避障控制法的原理相似，是采用激光雷达进行搜索，激光雷达具有较高的搜索
精度，与其他传感器相比，能够同时考虑精度要求和速度要求，激光雷达在黑暗
中也可以使用，不受光线的影响，不过该方法的安装精度要求高、价格比较昂贵。

视觉传感器是利用机器视觉的识别与定位功能进行障碍物的感知，与其他传感器
相比，机器人视觉传感器具有很高的分辨率，能直接对障碍物进行识别与分类，
但是对环境要求较高，在光线差、高粉尘的恶劣环境中的感知能力会下降。

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