液壓伺服千斤頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)[20噸]【三維UG零件】[含CAD高清圖紙和說明書]

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在實(shí)時(shí)的議案。它助于實(shí)時(shí)優(yōu)化在不同的軌跡優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)，如減少精力和時(shí)間，最大限度地提高可操作性。它還可容納部分指定的目標(biāo)任務(wù)的機(jī)在RAMP方式器人很容易。該方法利用冗余（冗余機(jī)器人運(yùn)動(dòng)等在移動(dòng)與操縱機(jī)械臂）通過機(jī)器人配置變量，以最好地實(shí)現(xiàn)松散耦合的障礙避免和優(yōu)化的目標(biāo)。已落實(shí)和在一個(gè)多樣化的模擬測試集工作環(huán)境，包括與環(huán)境中的多個(gè)移動(dòng)機(jī)器人。結(jié)果（以及附帶的視頻）顯示說了RAMP計(jì)劃者，其高效率和靈活性，而不是只處理一個(gè)單一的移動(dòng)機(jī)人在動(dòng)態(tài)環(huán)境良好與未知的議案，除了各種障礙靜態(tài)的障礙，但也可以很容易和有效地計(jì)劃的議案為機(jī)每個(gè)移動(dòng)械臂在多個(gè)共享的環(huán)境移動(dòng)機(jī)械臂和其他移動(dòng)障礙。指數(shù)計(jì)算，自適應(yīng)，動(dòng)態(tài)不明運(yùn)動(dòng)障礙，松散的耦合，移動(dòng)機(jī)器人，部分指定的目標(biāo)，真正的時(shí)間，冗余機(jī)器人，軌跡優(yōu)化。一， 引言運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是一個(gè)根本問題機(jī)器人技術(shù)1，2設(shè)計(jì)一個(gè)有關(guān)一個(gè)機(jī)可取的議案器人到達(dá)目標(biāo)。運(yùn)動(dòng)規(guī)劃高自由度移動(dòng)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)機(jī)械手或更具挑戰(zhàn)性比移動(dòng)機(jī)器人，因?yàn)楦呔S配置機(jī)器人空間5月收到很少或根本沒有相似之處物理空間的機(jī)器人工程，以及如何構(gòu)建手稿16，2007;修改2007年12月13日和3月5日 2008年。首先公布2008年10月1出版的最新版本，2008年。本文建議由副主編出版山根光屬帕克和編輯后，評論者的評價(jià)意見。這份文件的部分已提交初步的IEEE國際會議智能機(jī)器人與系統(tǒng)，仙臺，日本，2004年。提交人與智能，多媒體和互動(dòng)系統(tǒng)（IMI）的實(shí)驗(yàn)室，計(jì)算機(jī)科學(xué)系，中北大學(xué) 在北卡羅來納州夏洛特，夏洛特，北卡羅來納州28223美國（電子郵件：jmvannoy gmail.com; xiaouncc.edu）。本文的補(bǔ)充材料可在下載http:/ieeexplore.ieee.org，由作者提供：1視頻的實(shí)時(shí)顯示規(guī)劃和執(zhí)行移動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)我們的爬坡算法。這部影片是14 MB的大小。 更多的數(shù)字，這個(gè)文件是在網(wǎng)上提供顏色版本在http:/ieeexplore.ieee.org。 數(shù)字對象標(biāo)識符10.1109/TRO.2008.2003277 空間配置效率高于三個(gè)層面在很大程度上仍是一個(gè)未解決的問題。 運(yùn)動(dòng)相關(guān)研究規(guī)劃隨機(jī)算法，如流行的概率路線圖（PRM）是法3和快速擴(kuò)展隨機(jī)樹 復(fù)審?fù)ィ┓椒?，發(fā)現(xiàn)是非常有效的尋找一個(gè)具有高自由度機(jī)器人無碰撞路徑脫機(jī)，因?yàn)檫@種算法避免建造機(jī)器人的配置明確抽樣的空間配置空間。大羅馬尼亞黨方法有很大的啟發(fā)提高抽樣工作 和路線圖施工2，包括最近的一篇文章5生產(chǎn)緊湊的路線圖，以便更好地捕捉不同倫路徑組。通過建立一個(gè)樹，而不是一圖，隨機(jī)回應(yīng)法更是產(chǎn)生在一個(gè)合適的拍攝或路徑直接產(chǎn)生的軌跡，從而更適合在線操作6。這兩種方法都看到很多變種2。也有基于遺傳路徑規(guī)劃方法算法（氣），或者更廣泛地說，進(jìn)化計(jì)算7 8，這是總的框架隨機(jī)搜索受到用戶定義的優(yōu)化準(zhǔn)則。這種優(yōu)化技術(shù)已被廣泛使用，并成功 在許多應(yīng)用領(lǐng)域8 優(yōu)化 問題。有兩種主要方式的應(yīng)用。一個(gè)簡單的方法是映射到窗體問題適合標(biāo)準(zhǔn)的，現(xiàn)成的，的遺傳算法，解決運(yùn)行它聯(lián)大，然后，地圖的結(jié)果返回到應(yīng)用程序域。這一個(gè)可以適用于所有的方法是有效的，因?yàn)橥凰牧α堪褨|西人工改造的一個(gè)問題還有就是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法，但只限于格式可能會失去某些原問題的一個(gè)重要性質(zhì)。一些基于遺傳算法的路徑規(guī)劃方法10，1采用這種方法其中C -空間離散成一個(gè)網(wǎng)格，而路徑是在條件一格點(diǎn)固定長度的序列。為標(biāo)準(zhǔn) GA對固定長度的位串操作，搜索往往是非常緩慢。一個(gè)更有效的方法是采用一般的思想進(jìn)化計(jì)算解決一個(gè)問題更為自然和適當(dāng)?shù)拇硇?。?bào)告的路徑規(guī)劃方法12 - 14屬于這種定制方式。一個(gè)實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃方法報(bào)道12 2點(diǎn)移動(dòng)自由度機(jī)器人，這是擴(kuò)展13點(diǎn)的三自由度飛行機(jī)器人 具體限制。阿多分辨率路徑代表建議在路徑規(guī)劃14。但是，所有的進(jìn)化 算法有一個(gè)必須設(shè)置參數(shù)的數(shù)量 適當(dāng)，這往往不是一個(gè)簡單的任務(wù)。 規(guī)劃，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，已產(chǎn)生一對于一個(gè)可執(zhí)行的軌跡在配置機(jī)器人時(shí)間空間，或CT空間，而不僅僅是一個(gè)幾何路徑。一個(gè)常見的做法是在路徑的基礎(chǔ)上軌跡規(guī)劃所產(chǎn)生的路徑規(guī)劃師。一個(gè)值得注意的框架的彈性條法15，它可以變形為機(jī)器人的軌跡當(dāng)?shù)匾员苊庖苿?dòng)內(nèi)無碰撞“隧道障礙”連接在一個(gè)三維的機(jī)器人的初始位置和目標(biāo)工作區(qū)。這樣的“隧道”是由一項(xiàng)分解基于路徑規(guī)劃策略16。另一種方法是路徑與軌跡規(guī)劃進(jìn)行同步。然而，這一類中最努力的重點(diǎn)是離線算法假設(shè)環(huán)境是完全事先知道，也就是說，靜態(tài)對象是已知的，和移動(dòng)的物體被稱為與17 - 20已知的軌跡。至于處理未知運(yùn)動(dòng)障礙，只是在最近的一些方法介紹 移動(dòng)機(jī)器人21，22。 能力相結(jié)合使移動(dòng)機(jī)器人適用于更廣泛的范圍比固定基地或移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械手的任務(wù)。對于移動(dòng)機(jī)器人，任務(wù)目標(biāo)狀態(tài)往往是部分指定無論是作為的最終效應(yīng)，我們稱之為配置地點(diǎn)與地點(diǎn)之間的任務(wù)，或所需路徑（或軌跡的最總效益）我們稱之為一個(gè)輪廓，下面的任務(wù)和目標(biāo) 位置/基路徑往往不明。在這里，一個(gè)重要的問題是運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)移動(dòng)基地和機(jī)械手。這個(gè)問題，因?yàn)樗婕叭哂嗟臎Q議，提出了挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。存在著豐富的文學(xué)處理這個(gè)問題從許多方面。一些研究人員把機(jī)械手和移動(dòng)基地一起作為一個(gè)在規(guī)劃路徑冗余機(jī)器人為逐地任務(wù)23 - 25。一些重點(diǎn)規(guī)劃序列“減刑配置為移動(dòng)基地”當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)序列26，27 受到各種限制和優(yōu)化準(zhǔn)則。他人重點(diǎn)是協(xié)調(diào)移動(dòng)基地和控制在一個(gè)輪廓，下面的任務(wù)機(jī)械臂試圖28，29 定位移動(dòng)基地最大化操作性。許多考慮非完整約束。雖然現(xiàn)有的工作環(huán)境進(jìn)行最假設(shè)與移動(dòng)機(jī)械臂，少數(shù)已知的障礙研究人員認(rèn)為是未知的地方避碰，移動(dòng)上網(wǎng)的障礙。一種方法30采用隨機(jī)回應(yīng)作為地方企劃來更新原先產(chǎn)生的一大羅馬尼亞黨的路線圖處理移動(dòng)障礙。輪廓跟蹤任務(wù)，高效率法31允許基地調(diào)整路線，以避免一如果可能的話，同時(shí)保持移動(dòng)的最終效應(yīng)下列障礙 如直線輪廓。另一種方法29 允許暫?；A(chǔ)，以便讓一個(gè)意想不到的障礙通過持續(xù)的手臂，而其輪廓跟蹤議案下一個(gè)事件為基礎(chǔ)的控制方案。其他方法包括：基于對潛在領(lǐng)域之一32，以避免未知障礙和在神經(jīng)模糊控制器的一33修改基地的議案，以避免當(dāng)?shù)匾苿?dòng)障礙穩(wěn)定。那里也是一個(gè)特殊用途的規(guī)劃線上規(guī)劃師兩個(gè)機(jī)器人手臂的動(dòng)作越來越從一個(gè)地方輸送機(jī)帶34。但是，我們不是任何現(xiàn)有工作計(jì)劃，可以知道高自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)在全球許多未知?jiǎng)討B(tài)障礙。二我們的問題與途徑規(guī)劃高自由度在這樣的環(huán)境中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)許多未知的動(dòng)態(tài)障礙物構(gòu)成的特殊挑戰(zhàn)。首先，規(guī)劃要做到實(shí)時(shí)，不能做脫機(jī)而不能基于某種原因預(yù)置地圖環(huán)境是不斷變化的不可預(yù)見的方式，即配置空間的障礙是未知的和不斷變化的。這種環(huán)境的例子包括一個(gè)大型的公共廣場 全部以不同的方式，一個(gè)倉庫充分地的人繁忙的移動(dòng)機(jī)器人和人類的工人，等等。這樣一環(huán)境是非常不同的靜態(tài)或基本靜止環(huán)境或已知的動(dòng)態(tài)環(huán)境中（即與其他對象軌跡已知的），在那里可以合理地運(yùn)動(dòng)規(guī)劃依靠探索的C -空間已知的靜態(tài)環(huán)境（）或電腦斷層空間已知的動(dòng)態(tài)環(huán)境（）脫機(jī)（如羅馬尼亞黨）。彈性地帶方法提供了靈活性，使 一個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)小調(diào)整，以避免未知的議案 障礙，如果在C -空間的基本拓?fù)洳?改變。對于一個(gè)不斷變化的C -空間的拓?fù)洵h(huán)境 在未知的方式，有計(jì)劃的路徑/軌跡可以被宣布為無效完全在任何時(shí)間，因此，實(shí)時(shí)自適應(yīng)全局規(guī)劃 能力是需要作出重大改變的機(jī)器人議案。規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)應(yīng)同時(shí)執(zhí)行并根據(jù)檢測，從而確定規(guī)劃必須非?？焓冀K能適應(yīng)環(huán)境的變化。從本質(zhì)上看，解決運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中的未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境不能產(chǎn)生一個(gè)完整的規(guī)劃算法。也就是說，沒有算法能夠保證成功，這種未知環(huán)境。我們只能爭取一個(gè)合理的算法 作為“最佳司機(jī)高自由度機(jī)器人”，但是，即使是最好的驅(qū)動(dòng)程序不能保證是無事故，如果其他的東西在環(huán)境沒有受到他/她的控制。本文針對問題的實(shí)時(shí)同步路徑和高自由度機(jī)器人，軌跡規(guī)劃等移動(dòng)機(jī)械臂，表演一般地到地方工作在一個(gè)未知的動(dòng)態(tài)環(huán)境障礙的議案。該議案的障礙可以阻擋無論是基礎(chǔ)或手臂移動(dòng)機(jī)械手或兩者。我們介紹一個(gè)獨(dú)特的，一般的實(shí)時(shí)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃（機(jī)坪）的方法。我們爬坡的方法是建立在無論是隨機(jī)的想法規(guī)劃和隨時(shí)隨地的，并行和優(yōu)化 規(guī)劃進(jìn)化計(jì)算，同時(shí)避免缺點(diǎn)。其結(jié)果是一個(gè)獨(dú)特的和原始的方法有效的有關(guān)問題。在RAMP方法有以下幾個(gè)特點(diǎn)。 1）所有軌跡的代表在一次的CT空間在不斷改善同步規(guī)劃和執(zhí)行，建立一個(gè)不同的算法路徑/軌跡順序（或遞增），使一整個(gè)路徑/軌跡可以成為只有在最后規(guī)劃過程。我們隨時(shí)可以提供規(guī)劃者 一個(gè)快速，有效的軌跡繼續(xù)生產(chǎn)。后任何時(shí)間，軌跡，以適應(yīng)實(shí)際需要的時(shí)間全球規(guī)劃。 2）不同的優(yōu)化準(zhǔn)則（例如減少能源和時(shí)間，優(yōu)化操作性），可靈活，方便地安置在一個(gè)無縫的方式優(yōu)化是直接在原來，連續(xù)電腦斷層空間，而不是局限在某一個(gè)有限的圖形或路線圖。軌跡規(guī)劃和優(yōu)化的條件，而不是直接的結(jié)果路徑規(guī)劃。 3）我們的計(jì)劃者在本質(zhì)上是不同的并行多目前所有的時(shí)間軌跡，讓瞬間的，如果必要時(shí)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)急劇調(diào)整，以適應(yīng)意識到在新的環(huán)境的變化。這是不同的從規(guī)劃者的只是本地軌跡調(diào)整能力基于對已知的同倫路徑設(shè)置。這也是從，規(guī)劃不同的順序，如隨時(shí)阿*搜索35，這也要求建立一個(gè)獨(dú)立的國家空間搜索的限制，我們的規(guī)劃師不有。 4）軌道搜索和評估（其最優(yōu)）的不斷適應(yīng)變化的結(jié)果，但經(jīng)建以前的搜索（即知識積累）被 高效的實(shí)時(shí)處理。 5由于規(guī)劃和執(zhí)行）（即機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)以下到目前為止，該計(jì)劃的結(jié)果）是同時(shí)的，可行的部分 軌跡是允許的，而機(jī)器人可以按照可行的一部分這樣一個(gè)軌跡（如果它是當(dāng)前最好的）并切換到一個(gè)更好的軌道，以避免不可行部分。 6）由我們的策劃者，每多軌跡軌跡可以結(jié)束在目標(biāo)區(qū)域中的一個(gè)不同的目標(biāo)位置，也就是說，部分指定的目標(biāo)，而不是一個(gè)單一的目標(biāo)配置。 7）我們的規(guī)劃師代表了一種冗余機(jī)器人軌跡，移動(dòng)機(jī)器人，作為松耦合軌跡多余的變量采取了冗余的優(yōu)勢為了最好地實(shí)現(xiàn)避障各種優(yōu)化目標(biāo)。該文件的其余部分組織如下。第二節(jié)是我們爬坡方法的介紹;第三節(jié)和第四節(jié)描述問題的代表性和初始化;第五節(jié)概述了軌跡的評估，并優(yōu)化準(zhǔn)則 介紹了評價(jià)的策略。第六和第七部分描述策略改變軌道，以產(chǎn)生更好的工作。第八節(jié)介紹了如何利用RAMP計(jì)劃者可以創(chuàng)建和維持一個(gè)多樣化的軌道。第九節(jié)規(guī)定的執(zhí)行情況與實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論表現(xiàn)該規(guī)劃師。第十組的結(jié)論文件。二概述在舷梯方法我們的方法的一個(gè)基本前提是規(guī)劃過程和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行相互交織，使同步機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和執(zhí)行。這是實(shí)現(xiàn)通過我們隨時(shí)規(guī)劃算法，始終保持一個(gè)在CT -空間的所謂機(jī)器人一套完整的軌跡 人口。的可行性和最優(yōu)每個(gè)軌跡，所謂健身，是通過評價(jià)評價(jià)函數(shù)編碼優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)?？尚行允侵笩o異性無。雙方都不可行，可行的軌跡允許在一個(gè)人口。被認(rèn)為是可行的軌跡鉗工比trajectories.Within每個(gè)類型，軌跡而在健身最優(yōu)。最初的人口是隨機(jī)生成的組合故意種子軌跡。故意種子軌跡包括那些代表不同的亞群的構(gòu)造為了實(shí)現(xiàn)人口的某些差異。如果環(huán)境包含已知的靜態(tài)障礙，基于軌跡關(guān)于預(yù)先計(jì)劃與可行路徑已知的靜態(tài)障礙，也可包括在內(nèi)。見第四節(jié)了解更多詳情。一旦最初的人口組成，它是那么提高到1 鉗工通過改善人口，被稱為一代迭代。在每一代人，一個(gè)是隨機(jī)選擇的軌跡并以隨機(jī)選擇修改運(yùn)營商之間的改變不同的運(yùn)營商數(shù)量修改，以及由此產(chǎn)生軌跡可能被用來取代軌跡是不是 優(yōu)勝劣汰，形成一個(gè)新的一代。適者生存軌跡總是存放在人口，只能從一代提高到一代。每一代人也被稱為一個(gè)規(guī)劃周期。為了提高初始種群健身，有多少初步規(guī)劃周期可能會運(yùn)行基礎(chǔ)上，初步檢測環(huán)境信息前，機(jī)器人開始執(zhí)行適者生存軌跡。該機(jī)器人不需要等待一個(gè)可行軌跡出現(xiàn)，如果沒有可行的軌跡可用，機(jī)器人將開始沿可行的移動(dòng)軌跡適者生存同時(shí)繼續(xù)為鉗工搜索，希望能找到一個(gè)可行的軌跡前在距離門限第一預(yù)測碰撞或奇異的執(zhí)行軌跡。這一戰(zhàn)略是有道理的因?yàn)椋?）目前預(yù)計(jì)可能成為可行不可行軌跡稍后反之亦然; 2）被形容后，我們的策劃者使機(jī)器人切換到一個(gè)更好的軌跡，如果有可用的，因此，是目前在隨后的軌跡不可行的一部分遇到，機(jī)器人可能已經(jīng)切換到一個(gè)更好的軌道; 3）策略使有限的遙感，機(jī)器人可在其中沒有感覺，直到越來越近的障礙，以及4）它提供了一個(gè)在彈道測量的安全評價(jià)（見第五節(jié)）。由于機(jī)器人移動(dòng)規(guī)劃將繼續(xù)提高人口的軌跡，直到下一個(gè)控制周期，當(dāng)機(jī)器人可以切換到一個(gè)鉗工軌跡，以便它始終遵循最佳軌跡。為此，每個(gè)軌跡是不斷更新要從當(dāng)前的配置與目前的機(jī)器人當(dāng)一個(gè)新的速度控制周期開始。對于軌跡的正在其次，這意味著已執(zhí)行的部分軌跡是下降的軌跡，而對所有其他 軌跡，這意味著，只有起點(diǎn)和速度配置正在改變，對結(jié)點(diǎn)的軌跡休息 （第三節(jié)）保持不變。請注意，這里每個(gè)控制周期不一定是低層次的伺服周期控制器。我們的控制周期，這對控制高法律適應(yīng)化率，能比一個(gè)伺服周期，以確保不再一個(gè)控制周期內(nèi)，可以有一個(gè)以上的規(guī)劃循環(huán)。這是因?yàn)檫m應(yīng)是通過規(guī)劃指導(dǎo)圖。 1。規(guī)劃之間的關(guān)系，控制和檢測周期。在動(dòng)態(tài)環(huán)境的變化是感應(yīng)和反饋到規(guī)劃師在每個(gè)感測周期，從而導(dǎo)致更新健身值的軌跡在隨后規(guī)劃周期，運(yùn)動(dòng)障礙，預(yù)測未知的議案在健身評價(jià)機(jī)器人軌跡。在一個(gè)多樣化的人口存在的不斷高快速軌道使機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境的變化。它這樣做是遵循適者生存軌跡在每個(gè)情況：當(dāng)電流軌跡該機(jī)器人如下變差或不再隨后由于即將碰撞（即D是門達(dá)），機(jī)器人可能不需要停止運(yùn)動(dòng)，并重新規(guī)劃從零開始，而是策劃者往往只需要切換機(jī)器人在人口迅速可行的或更好的軌跡在一個(gè)無縫的方式。所選擇的軌跡可以是一個(gè)非常不同的同倫群和上一次處理激烈的大變化。在機(jī)器人的情況下，當(dāng)達(dá)到當(dāng)前軌跡但發(fā)現(xiàn)沒有更好的軌跡轉(zhuǎn)，將停止其議案扶貧，即所但停止，斜坡規(guī)劃師（即機(jī)器人的“思維”的過程）從未停止，并繼續(xù)計(jì)劃并為更好地為機(jī)器人軌跡搜索。該機(jī)器人一旦恢復(fù)它的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)更好的發(fā)現(xiàn)。這種規(guī)劃/控制/傳感周期繼續(xù)進(jìn)行互動(dòng)，并 在走向一個(gè)最佳的目標(biāo)配置的機(jī)器人實(shí)時(shí)方式：改進(jìn)它遵循的軌跡，如果有沒有環(huán)境的改變，或同時(shí)調(diào)整和完善軌跡是否有感覺到的變化。圖。 1說明一間規(guī)劃，控制可能的關(guān)系，和傳感周期（請注意，實(shí)際的規(guī)劃周期長度不同）。在RAMP算法簡述算法1。進(jìn)化算法不同的是，我們使用隨機(jī)選擇和隨機(jī)修改，不能被稱為“變異算子”運(yùn)營商，因?yàn)樗麄儾扇?yán)厲而不是小變化的軌跡，以創(chuàng)造一個(gè)不同的人口準(zhǔn)適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。我們進(jìn)一步RAMP的算法在保持多樣性和防止人口的同質(zhì)性通過創(chuàng)建和維護(hù)軌跡不同亞群作為的軌跡在第八節(jié)詳細(xì)解釋。此外，在RAMP算法不需要調(diào)整概率以及因?yàn)榇蠖鄶?shù)其他參數(shù)，許多進(jìn)化算法做。這樣做的結(jié)果，很容易實(shí)現(xiàn)并具有較強(qiáng)的不同工作環(huán)境。事實(shí)上，我們的算法只需要決定參數(shù)的人口規(guī)模，但值可以不變或者說有很多不同的環(huán)境不敏感，因?yàn)闀诤竺娼榻B第八節(jié)。該評估程序的RAMP健身也是原始的，納入經(jīng)常是沒有考慮到在多個(gè)條件許多其他運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，不僅是可行的而且還不可行軌跡進(jìn)行了評價(jià)。我們的爬坡方法還支持部分規(guī)格一個(gè)目標(biāo)：只有最終效應(yīng)與位置和方向?qū)τ谑澜缱鴺?biāo)系統(tǒng)是必要的。不同軌跡可能有不同的目標(biāo)，基本配置和手臂配置（即達(dá)到同一最終效應(yīng)目標(biāo)）在移動(dòng)機(jī)械臂的情況下，使冗余是用來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化環(huán)境中的靈活性。在舷梯算法的詳細(xì)情況的章節(jié)下一步。三。軌跡的表示我們代表了一個(gè)獨(dú)特的移動(dòng)機(jī)器人軌跡機(jī)械手的松耦合和堿基保守黨具有以下特點(diǎn)。 1）為機(jī)器人子系統(tǒng)，配置路徑的結(jié)在共同指定的空間，在此基礎(chǔ)上一立方花鍵軌道的使用二為基礎(chǔ)子系統(tǒng)），一個(gè)結(jié)配置路徑 在世界笛卡兒空間坐標(biāo)中指定2) 對于基本的子系統(tǒng)，結(jié)配置道路是在世界坐標(biāo)的解析的空間的指定系統(tǒng)，線性與拋物面混和彈道半新的3）無論是作為時(shí)間的函數(shù)軌跡可能包含固定值變量段，即每隔沒有運(yùn)動(dòng)，這些時(shí)間間隔可能或可能不會兩個(gè)重疊的軌跡。這是成功的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)松耦合的行為：要么子系統(tǒng)移動(dòng)，而其他沒有一也可以在全體同一時(shí)間。 4）兩個(gè)子系統(tǒng)軌跡排列，形成時(shí)間一個(gè)軌跡，它唯一確定的議案整個(gè)系統(tǒng)。圖。 2說明此一關(guān)節(jié)軌跡和一個(gè)概念維基軌跡。主要利用松散耦合的地點(diǎn)與地點(diǎn)之間的任務(wù)是它在處理不確定動(dòng)態(tài)環(huán)境中的靈活性：當(dāng)一個(gè)動(dòng)態(tài)障礙物的出現(xiàn)，有時(shí)是靈活的手臂運(yùn)動(dòng)使一個(gè)比一個(gè)沉重基地更好避稅議案運(yùn)動(dòng)，有時(shí)是更有效地改變了運(yùn)動(dòng)而不是有一個(gè)手臂的（尤其是大運(yùn)動(dòng)基地如果是一個(gè)大型有效載荷舉行的最終效應(yīng)），有時(shí)兩需要移動(dòng)作出回避;，有時(shí)更能源，甚至只停留時(shí)間，有效地對整個(gè)系統(tǒng)一段時(shí)間，讓障礙通過。我們的爬坡規(guī)劃師松散耦合的議案允許所有以前的品種發(fā)生的情況而定。阿軌跡領(lǐng)導(dǎo)移動(dòng)機(jī)械臂從目前配置（具有一定速度和加速度），以一目標(biāo)配置。每個(gè)保守黨可能包括一任意數(shù)量的部分，由結(jié)配置分離，也稱為結(jié)點(diǎn)。對于每一部分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含該段，結(jié)點(diǎn)的信息包圍可行性和部分健身（見第五節(jié)），以及理想速度和加速度在邊界結(jié)點(diǎn)如果段是可行的。每個(gè)部分是非常數(shù)軌跡生成使用最起碼的時(shí)間最慢的聯(lián)合（包括底座）的機(jī)器人移動(dòng)結(jié)點(diǎn)從開始到結(jié)束的結(jié)點(diǎn)的部分，考慮到速度的限制 加速度。對于手臂，每個(gè)聯(lián)合部分是三次多項(xiàng)式的時(shí)間，并為基地，部分是線性函數(shù)拋物混合。具體來說，最低各關(guān)節(jié)的執(zhí)行時(shí)間瞬停節(jié)我為每個(gè)路徑段J是第一計(jì)算三次軌跡，在其最大加速度和最高速度的限制聯(lián)合島對于1Note，當(dāng)我們說“基地手臂動(dòng)作，而不會移動(dòng)，”我們 意味著手臂沒有相對運(yùn)動(dòng)的基地。圖。 3。插圖和夾鉗臂軌跡人口目標(biāo)的基礎(chǔ)上“G”相同的路徑段J以來，最低的基本I = 0時(shí)還計(jì)算了線性與拋物線軌跡共混物在其最大加速度和速度的限制。 接下來，各關(guān)節(jié)（包括基準(zhǔn)最大瞬停節(jié)），Tmax分別，強(qiáng)，被用作需要完成的時(shí)間段的路徑 j的根據(jù)Tmax為，強(qiáng)，相應(yīng)的軌跡段（為手臂和基地）可以生成。請注意，更復(fù)雜的方法，同時(shí)考慮到動(dòng)力和扭矩的限制36，37可以用來確定最小時(shí)間軌跡。然而，在這里我們需要真正的妥協(xié)計(jì)算最低時(shí)的軌跡實(shí)時(shí)性能的規(guī)劃。圖。 3說明了一個(gè)機(jī)器人，它的手臂和基地軌跡人口， 分別。每個(gè)軌跡是由線段表示連接在每個(gè)結(jié)手腕位置或基地位置點(diǎn)。請注意該行本身只是為了顯示該命令其中結(jié)點(diǎn)訪問了每個(gè)路徑，當(dāng)然沒有實(shí)際的路徑。在每行顯示的數(shù)字重路徑與軌跡最高為健身。四，初始化初步的人口是隨機(jī)生成的組合故意種子軌跡。在RAMP算法生成隨機(jī)軌跡組成的隨機(jī)選擇的結(jié)配置，內(nèi)的聯(lián)合限制制服樣本機(jī)械手和基地的工作區(qū)的邊界。該最初的基礎(chǔ)和手臂配置，分別確定每個(gè)起點(diǎn)?；九渲檬且粋€(gè)隨機(jī)結(jié)束在一個(gè)合理的目標(biāo)附近生成的手爪 夾持器位置，以便能夠達(dá)到目標(biāo)。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)用來找到相應(yīng)的配置結(jié)束手臂聯(lián)合空間。一個(gè)中間結(jié)點(diǎn)的隨機(jī)數(shù)插入到該基地的軌跡和手臂的軌跡。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)是一個(gè)隨機(jī)抽樣的配置。一旦結(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建，可以計(jì)算的軌跡（見上一節(jié)）。有關(guān)每個(gè)軌跡等信息在段段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過確定健身評價(jià)軌跡。 在RAMP算法也故意種子初始 人口與軌跡的基礎(chǔ)上建立不同的“出發(fā)指示“，以提供多樣性（更第八節(jié)）這一點(diǎn)圖。 2。松散的耦合的運(yùn)動(dòng)和操縱圖。 3。插圖和夾鉗臂軌跡人口目標(biāo)的基礎(chǔ)上 “G”此外，還可以包括初始種群軌跡 根據(jù)預(yù)先計(jì)劃的可行路徑就已知的靜態(tài)障礙。這種預(yù)先計(jì)劃的路徑，可從1現(xiàn)有方法（例如，羅馬尼亞黨或復(fù)審?fù)ィ┗驈奈覀兊碾x線運(yùn)行師（見算法3）。這樣，停機(jī)坪可利用現(xiàn)有的離線規(guī)劃部門在處理能力具有挑戰(zhàn)性的，如處理“窄（靜態(tài)環(huán)境靜態(tài)通道“的一些變種主要集中在羅馬尼亞黨）。五，適應(yīng)度評估制定明確的健身評價(jià)函數(shù)的使用可以靈活應(yīng)用不同的標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化組合和聚集的多重標(biāo)準(zhǔn)。在我們的規(guī)劃師，健身評價(jià)包括兩部分：可行性檢查和優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。我們使用兩種不同的評價(jià)函數(shù)可行的和不可行的軌跡。在每一種情況下，評價(jià)函數(shù)是一個(gè)成本函數(shù)來衡量一個(gè)軌跡健身。在較高的評價(jià)職能，經(jīng)濟(jì)條件較差或價(jià)值少安裝一個(gè)軌跡。A：可行性檢查目前我們使用兩個(gè)硬約束來定義的可行性一個(gè)軌跡：碰撞，無奇無。 一旦軌跡生成（第三節(jié)），我們的規(guī)劃師檢查一個(gè)可行性離散軌跡。因此，它需要以確保沒有遺漏碰撞或奇異的配置兩個(gè)相鄰的，離散的配置。我們的策略，以避免丟失碰撞是擴(kuò)大的障礙 輕微碰撞前的檢查。本著同樣的精神，我們認(rèn)為配置的可操作性的成本38是高于一個(gè)門檻，即非常接近奇異的配置，是一個(gè)奇異的配置。一個(gè)軌跡是可行的，如果它是無碰撞無奇在整個(gè)時(shí)期。阿段是可行的軌跡如果每一個(gè)插在其配置是可行的時(shí)間步長;同樣地，如果所有軌道段是可行的，是一個(gè)軌跡可行的。否則，它被稱為不可行。B.對評價(jià)功能的可行性軌跡對于一個(gè)可行的評價(jià)函數(shù)結(jié)合軌跡3優(yōu)化準(zhǔn)則，這其實(shí)是軟約束：1）時(shí)間（最小化）; 2）能源（最小化）; 3）可操作性（最大化）。一個(gè)軌跡，只是執(zhí)行時(shí)間的總和 Tmax分別，其所有環(huán)節(jié)的時(shí)間持續(xù)時(shí)間因子。由于提案的移動(dòng)基地和機(jī)械手手臂不脫鉤，使他們能夠一起發(fā)生，盡量減少時(shí)間一措施并不能區(qū)分有效率的軌跡從另一個(gè)不必要的一份最低議案手臂或基本移動(dòng)t而它們具有相同的執(zhí)行時(shí)間。因此，我們用另一種最低能量最優(yōu)的措施。這樣，我們可以區(qū)分兩種軌跡其時(shí)間要求是平等的，但能源需求是 不，那個(gè)所消耗的能源是首選。對于一個(gè)軌跡能量計(jì)算是一個(gè)簡單而有效逼近：我們的興趣并不在確定在執(zhí)行一個(gè)精確的軌道能量消耗，而是在比較和排名不同的軌跡能源消耗。因此，估計(jì)我們需要足夠的。我們近似的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)和手臂的形狀移動(dòng)由氣缸機(jī)械手，以簡化計(jì)算慣性張量。經(jīng)過一個(gè)可行的軌跡生成，我們計(jì)算每個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)治療（能源消耗作為連結(jié)0）的總動(dòng)能變化的聯(lián)系方面在整個(gè)軌跡，總結(jié)能源消耗作為能源消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)彈道.2 最后，評估與相關(guān)的可操作的軌跡，我們要在每個(gè)配置中的可操作性措施在每個(gè)軌道段。此值將逆增長的比例，接近奇點(diǎn)，并且可以因此，給出了成本的措施。我們采取這樣的平均一直作為關(guān)系到整個(gè)軌跡逆成本值可操作性。對于一個(gè)可行的軌跡是一個(gè)整體的健身價(jià)值組合 的能源成本，時(shí)間成本T和成本M 相關(guān)的可操作的軌跡 C1的成本= 格A1 + C2的 A2的 補(bǔ)體C3 + M 答3 whereCi，我= 1，2，3，是一個(gè)重量，指示的重要性各自的成本，愛是一個(gè)正常化的因素決定的最大的估計(jì)各自的成本。C.對評價(jià)函數(shù)的軌跡不可行如果一個(gè)軌跡是不可行的，我們定義為適應(yīng)值的總和一個(gè)主宰懲罰項(xiàng)P和軌跡的評價(jià)函數(shù)值的成本，就好像它是可行.3大罰款長期P有兩個(gè)目的。一個(gè)目的是要確保不可行的軌跡是可行的軌跡不到合適的。該另一種是作為一個(gè)相對安全的措施，使服務(wù)不可行較小的處罰條款被認(rèn)為是安全和軌跡因此，鉗工比更大的懲罰條款。對于后者為此，我們定義一個(gè)不可行軌跡懲罰項(xiàng)為P =的Q / Tcoll，其中Q是一個(gè)大constant4和Tcoll是2Note，由于線性速度垂直組件被認(rèn)為是在計(jì)算，潛在的能量變化已經(jīng)包括在內(nèi)。由于所有軌跡共享相同的初始狀態(tài)，它們共享同一起跑線能源。3For與奇點(diǎn)的軌跡，我們計(jì)算其猶如“可操作它是可行的“，排除奇異配置。第四季度是設(shè)置為104我們的實(shí)驗(yàn)無論是在第一時(shí)間預(yù)測碰撞或第一個(gè)奇異配置，以先到者為準(zhǔn)，在軌跡。也就是說，我們考慮一個(gè)更安全，如果是不可行的軌跡有一個(gè)較長的時(shí)間在第一個(gè)預(yù)測碰撞/奇點(diǎn)。成本的價(jià)值是用來作為一個(gè)潛在的健身指標(biāo)不可行如果它變得可行軌跡因修改操作。通過允許在一個(gè)人口不可行軌跡，我們的算法積極最大化的機(jī)會來優(yōu)化機(jī)器人實(shí)時(shí)行動(dòng)效率。通常不可行的軌跡可能導(dǎo)致后來好可行的軌跡。四備注應(yīng)該指出的是，除了標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化考慮其他標(biāo)準(zhǔn)可用于聚合成評價(jià)函數(shù)不是可行或不可行的軌跡軌跡，只有在規(guī)定的評價(jià)程序的變化，而不是整體的算法。我們可以選擇優(yōu)化任何標(biāo)準(zhǔn)，其中包括基于可行的軌跡，例如，安全與穩(wěn)定的措施39。對于非完整移動(dòng)機(jī)器人，非完整約束可以添加額外的硬約束作為評價(jià)一個(gè)軌跡的可行性和評價(jià)納入函數(shù)不可行的軌跡。還要注意，無論是否可行或軌跡不可行，相應(yīng)的評價(jià)函數(shù)的計(jì)算作為對個(gè)別軌跡段的費(fèi)用總和。這財(cái)產(chǎn)大大方便高效的軌跡評價(jià)每一代人，因?yàn)橹挥懈淖兯惴ǖ男钡朗苡绊懙能壽E和部分需要重新評估，尤其是在實(shí)時(shí)。該評價(jià)是不可行的軌跡通過進(jìn)一步加快，一旦首次碰撞檢測一個(gè)機(jī)器人之間的障礙和單鏈路，整個(gè)軌跡標(biāo)記為不可行，并沒有進(jìn)一步的碰撞核對所要求的評價(jià)函數(shù)不可行軌跡（）。六，修改操作回想一下，在每個(gè)，我們的爬坡算法某些代修改操作上執(zhí)行某些軌跡希望鉗工軌跡生成。我們使用以下六個(gè)修改操作。 1）插入，游記，隨機(jī)結(jié)點(diǎn)之間插入2 隨機(jī)選擇了一個(gè)路徑相鄰結(jié)點(diǎn)。2）刪除一個(gè)隨機(jī)選擇的結(jié)點(diǎn)被刪除。3）變更，Arandomly選擇結(jié)點(diǎn)被替換 一個(gè)新的，隨機(jī)生成的結(jié)點(diǎn)。4）交換，隨機(jī)選取兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)單一路徑的交換。5）交叉打結(jié)的兩條路徑點(diǎn)名單，并按隨機(jī)分為兩部分，分別與重組：在與第二部分的第一條道路的第一部分第二條路徑，以及與第二條道路的第一部分第二部分的第一條道路。6）停止，該基地的運(yùn)動(dòng)或手臂動(dòng)作停在一隨機(jī)選擇的一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間結(jié)點(diǎn)。首五個(gè)操作用來改變路徑形狀，隨后，相應(yīng)的軌跡。停止操作是用來改變軌跡只。我們只是隨機(jī)選擇其中的一個(gè)操作（也稱為經(jīng)營者）申請選定的軌跡（第）。所有的經(jīng)營者用來改變該基地的機(jī)械臂軌跡和單獨(dú)或一起隨機(jī)方式。該站經(jīng)營者可以對變量的子集松散耦合那些在一個(gè)冗余機(jī)器人，冗余的，在移動(dòng)機(jī)械手的情況下，松散的耦合方式軌跡該基地和機(jī)械手。這兩個(gè)子系統(tǒng)可以停止他們的行動(dòng)獨(dú)立或聯(lián)合。概率我們的方法就是大自然提供了一個(gè)可能停止;在停止的情況下是有利的，對策劃者將利用它。請注意，除交叉，上述其他行動(dòng)是，改變單一的軌跡一元的轉(zhuǎn)變。該從兩個(gè)交叉產(chǎn)生兩個(gè)子女的父母軌跡。一個(gè)新的軌跡評價(jià)可以非?？?，因?yàn)槊看问中g(shù)只改變某些軌跡段，只有更改的部分需要重新評估。列在爬坡算法（算法1），鉗工后代被放回把人口，以取代軌跡是不是唯一的一個(gè)亞群的成員，維護(hù)多樣性（有關(guān)此在第八節(jié)）。在整個(gè)人口適者生存軌跡始終保持在下一代新的人口P（噸+ 1）注意的P（噸）和P（噸+ 1）的尺寸相同，在一個(gè)不同的軌跡。七，實(shí)時(shí)適應(yīng)性算法1所示，在每個(gè)控制周期結(jié)束時(shí)，在人口的所有軌跡更新，使他們的初始配置和速度成為機(jī)器人的當(dāng)前配置和速度。由于可能成為可行的軌跡持續(xù)規(guī)劃的結(jié)果，機(jī)械手可隨時(shí)這個(gè)變化過程中執(zhí)行新的最佳軌跡，而不是當(dāng)新的控制周期開始。請注意，當(dāng)機(jī)器人的變化當(dāng)然，從一個(gè)軌道到另一個(gè)新的軌跡，實(shí)在 更好即使考慮到變化的成本（即，加速或減速的可能需要的變化）為確保評價(jià)工作的適應(yīng)度（第五節(jié)）。因此，的變化是平穩(wěn)的，與實(shí)際執(zhí)行的軌跡該機(jī)器人是最好的或最合理的結(jié)果。當(dāng)環(huán)境中的變化是感覺到（從傳感循環(huán)），不斷適應(yīng)的運(yùn)行軌跡規(guī)劃師會人口在該實(shí)時(shí)變化軌跡可行性和健身價(jià)值復(fù)查反對改變或改變環(huán)境的一部分。努力的處理重新評估是保持最少：策劃者只碰撞檢查對已經(jīng)在移動(dòng)或正在障礙該檢測周期。當(dāng)有移動(dòng)障礙，我們的規(guī)劃師預(yù)測未來的發(fā)展軌跡每個(gè)移動(dòng)的障礙。從一個(gè)障礙的意識到在過去的兩年周期和配置的傳感電流檢測周期，即在時(shí)間鈦- 2，鈦- 1，和TI（現(xiàn)行時(shí)間），我們可以計(jì)算（約）的線性和角度對象五（安迪- 1速度），五（體），和（體）。障礙的議案預(yù)計(jì)為4個(gè)簡單的類型：1）翻譯只有具有非零五（安迪）如果（TI）的接近零; 2）自我旋轉(zhuǎn) 圖。 4。動(dòng)態(tài)陷阱所造成的高頻率循環(huán)障礙的議案。（1）機(jī)器人計(jì)劃的議案，以避免運(yùn)動(dòng)障礙。 （二）障礙逆轉(zhuǎn)方向;機(jī)器人做的是同樣。 （三）再障方向逆轉(zhuǎn)，其過程。圖。圖。 5。低頻循環(huán)障礙的議案并沒有一個(gè)圈套。 （一）機(jī)器人計(jì)劃的動(dòng)議，以避免運(yùn)動(dòng)障礙。 （二）障礙尚未扭轉(zhuǎn)方向。 （三）障礙的方向逆轉(zhuǎn)，但已達(dá)到機(jī)器人目標(biāo)。和自我旋轉(zhuǎn)與非零五（TI）和（體）如果V（鈦- 1）和五（TI）的有類似的方向，以及4）一個(gè)全球性的輪換（約1不通過對象軸）與非零五（TI）和（體）如五（體- 1）和V（體）有不同的方向。為軸心的全球沿旋轉(zhuǎn)（TI）與遠(yuǎn)離參考位置由一距離r（TI）的障礙，它可以計(jì)算出五（TI）和（體）。策劃者機(jī)器人的軌跡下次檢查針對這種每個(gè)障礙預(yù)測軌跡，看看是否有將是一個(gè)碰撞。我們的預(yù)測只需要足夠好很短的時(shí)間才能在未來傳感周期（可能是長于或短周期的控制），因?yàn)樗鼤患m正不斷增加的新感覺信息。因此，簡單的方法就足夠了。請注意，要預(yù)測任何一個(gè)對象的循環(huán)或周期行為，如移動(dòng)相反的方向，更來回以前的狀態(tài)需要得到我們的議案的預(yù)測，與實(shí)測更多的計(jì)算量。幸運(yùn)的是，如果有一個(gè)循環(huán)行為頻率非常高，我們可以發(fā)現(xiàn)，從以前只是少數(shù)國家不會增加多少成本計(jì)算，并隨后策劃者會考慮的一環(huán)行為障礙在規(guī)劃可行的機(jī)器人軌跡，以避免動(dòng)態(tài)的陷阱。如果該對象的循環(huán)運(yùn)動(dòng)頻率高于或相當(dāng)于傳感頻率，然后盡可能少因?yàn)檫^去的四個(gè)感應(yīng)周期循環(huán)的趨勢可以檢討。相反，如果一個(gè)循環(huán)障礙的行為具有相當(dāng) 低頻率，我們可以不檢測，因?yàn)樗徽嬲南葳鍣C(jī)器人。無花果。 4日和5說明這些概念。八，多樣性的創(chuàng)作與保護(hù)對于不同的軌跡人口的需求，可明顯從下面的例子。圖。 6顯示了一個(gè)任務(wù)，需要一個(gè)機(jī)器人通過向門口一數(shù)圖。 6。的任務(wù)，需要一門可以關(guān)閉，作為人口和軌跡意外地打開最初的軌跡設(shè)置具有良好的多樣性，以支付環(huán)境。這個(gè)數(shù)字表明基地軌跡只。另一邊的房間。但是，每個(gè)門可開啟或關(guān)閉意外地在任何時(shí)間，因此，應(yīng)始終機(jī)器人準(zhǔn)備搬出一個(gè)軌跡，導(dǎo)致一個(gè)封閉的大門并切換到一個(gè)軌道，導(dǎo)致一打開了方便之門。由于軌跡通過不同的門道屬于不同的同倫群體，并因此十分不同，它是必要的人口爬坡的軌跡，創(chuàng)建和維護(hù)是多樣化的與許多不同的同倫群良好覆蓋。如圖所示圖。 6，一個(gè)隨機(jī)生成的初始種群基地軌跡可以相當(dāng)多元化。關(guān)鍵則是在RAMP算法來保持或進(jìn)一步促進(jìn)這種多樣性。顯然，由于機(jī)器人在不斷變化的經(jīng)營環(huán)境未知?jiǎng)恿W(xué)，其電腦斷層空間不能事先知道。何況，即使是靜態(tài)的，已知的環(huán)境，如何興建的C - 1高自由度機(jī)器圖。 7。亞群分配的基礎(chǔ)上在每個(gè)方向出發(fā)控制周期：每個(gè)圖。 8。沒有多樣性的保護(hù)，優(yōu)勝劣汰同倫集團(tuán)占主導(dǎo)地位。同倫群的軌跡正是任何時(shí)候可行的措施是必要的。保留了不同的軌跡人口通過以下措施：1）不容許相同在一個(gè)人口軌跡; 2）隨機(jī)選擇一個(gè)軌跡變更，而不是基地的選擇上健身; 3）使用改性經(jīng)營者介紹劇變軌跡; 4）更換一個(gè)隨機(jī)選擇的軌跡，而比最不適合;及5）建立和維護(hù)亞群的軌跡。最后一個(gè)措施是非常重要的，是進(jìn)一步下面解釋。A：亞群及多樣性保護(hù)我們的爬坡算法的軌跡人口劃分成 亞群時(shí)，一個(gè)新的控制周期開始根據(jù)他們的當(dāng)時(shí)離開的方向。出境方向1軌跡定義為n維向量差從最初的配置第一個(gè)節(jié)點(diǎn)配置（一個(gè)具有n個(gè)自由度的機(jī)器人）。我們計(jì)算之間的角度離開一個(gè)和兩個(gè)方向的點(diǎn)的軌跡b 產(chǎn)品：1角b =從頭余弦。如果是一個(gè)閾值比大，那么這兩個(gè)軌跡可被視為屬于兩個(gè)不同的亞群。從在圖的例子。 7，我們可以看到一個(gè)強(qiáng)大的相關(guān)性每個(gè)基地軌跡的同倫群和亞群它屬于根據(jù)出發(fā)的方向 分組類似離境方向的N軌跡可昂貴的因?yàn)樗枰粋€(gè)時(shí)間復(fù)雜度為O（n2）內(nèi)。因此，隨著時(shí)間的推移，我們作出以下的妥協(xié)復(fù)雜為O（n）：選擇一個(gè)參考方向出發(fā)，分成數(shù)的區(qū)間范圍，并比較各離開方向一分的軌跡人口進(jìn)入亞群相對應(yīng)的時(shí)間間隔。這些亞群仍捕獲多樣性粗糙的水平。請注意，由于亞群被更新或重新分配 在每個(gè)新的控制周期，從更新的方向出發(fā)， 圖。 8。沒有多樣性的保護(hù)，優(yōu)勝劣汰同倫集團(tuán)占主導(dǎo)地位。這個(gè)數(shù)字表明基地軌跡只。 隨著時(shí)間的推移多樣性捕獲和保存。如果兩個(gè)軌跡在兩個(gè)亞群是在時(shí)間t的基礎(chǔ)上出發(fā)的方向 當(dāng)時(shí)控制周期變得非常相似，但在時(shí)間噸+ T，那么他們將不會被分配到兩個(gè)不同的亞群再次在未來使用周期相對應(yīng)或后噸+噸在本質(zhì)上，多樣性是提供更多的選擇每次一機(jī)器人需要來決定哪些軌跡跟蹤，而每一個(gè)新發(fā)生與控制周期。使用離境指示，以捕捉多樣性滿足這一要求?；叵胍幌?，在每個(gè)規(guī)劃周期（見修改程序在第二部分），斜坡算法會產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)新 軌跡，它會使用（更好），以取代新軌跡現(xiàn)有的軌跡。首先隨機(jī)挑選在RAMP算法現(xiàn)有的軌跡，然后檢查，如果它是唯一成員其亞群。如果是這樣，它不會被取代，并在RAMP 將隨機(jī)選擇另一個(gè)現(xiàn)有的軌跡，等等。在這這樣，多樣性保存。如果沒有這些措施，以維護(hù)不同的亞群，適者生存亞群可支配經(jīng)過幾代人，正如圖中所示的例子。 8。如果這門 突然關(guān)閉，所有的軌道將成為不可行。同多樣性的保護(hù)，這是不太可能發(fā)生（見結(jié)果 在第九組，B和視頻也隨同本文在http:/ieeexplore.ieee.org可用）。圖。 9顯示了一個(gè)不同的例子來說明利益 多樣性保護(hù)的手臂軌跡。在這里，機(jī)器人前臂可能采取不同的路線去以下酒吧所示。再次，如果這些通道可能被阻止意外，不同的軌跡人口將幫助機(jī)器人很快找到一個(gè)可行的通道。B.人口和亞群的大小下限人口規(guī)模直接相關(guān)亞群的數(shù)量。為了選擇適當(dāng)數(shù)量的亞群男，我們必須找到一個(gè)角度增量的劃分范圍-180180。例如，使用30此范圍將劃分分為12組。為了找到一個(gè)給定的環(huán)境中最小的增量，我們認(rèn)為，在任何障礙最小尺寸環(huán)境，我們?yōu)長表示，以及距離門檻（機(jī)器人之間的最小允許距離表明基地軌跡只。圖。 9。任務(wù)顯示為不同的手臂運(yùn)動(dòng)軌跡的需要，與開始配置（上）與目標(biāo)配置（下）。該通道可封鎖并重新打開意外。圖。 10。任務(wù)環(huán)境1 - 6攜帶與動(dòng)態(tài)障礙物棒（7）靜態(tài)障礙。和障礙）。我們作為一個(gè)計(jì)算L和功能的角度D作為上界上 = atan（L/D）當(dāng)然，我們可以選擇一個(gè)小于，但給我們解決所需的最低率的環(huán)境。我們現(xiàn)在有M =360/N = KM其中N是總?cè)丝谝?guī)模和K是平均大小各亞群（k1個(gè)）。我們選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)腒表取決于可用計(jì)算機(jī)處理能力。在一般來說，在N方向上可確定的基礎(chǔ)上最低數(shù)量占規(guī)劃控制周期循環(huán)，使軌跡足夠快的改善。N上下限和上限反映了平衡我們的爬坡規(guī)劃者勘探和開采能力。我們的策劃者是相當(dāng)?shù)膹?qiáng)勁表現(xiàn)提供體面在不同的范圍內(nèi)。九，執(zhí)行情況，結(jié)果和討論在本節(jié)中，我們提出我們的執(zhí)行結(jié)果和討論了RAMP算法的性能。A. 執(zhí)行為了測試了RAMP算法，我們建立了移動(dòng)機(jī)器人模擬器為美洲獅560安裝在移動(dòng)的基礎(chǔ)。無論是機(jī)器人和環(huán)境的對象模型作為一般性的多邊形網(wǎng)格。我們使用的軟件包40進(jìn)行實(shí)時(shí)碰撞檢測。為了模擬環(huán)境動(dòng)態(tài)，物體（或障礙）是允許以不同的方式在移動(dòng)軌跡的執(zhí)行情況;不過，規(guī)劃算法沒有先驗(yàn)知識這些運(yùn)動(dòng)。在每個(gè)檢測周期，開始位置（即位置和方向的障礙）的提供的應(yīng)該是從檢測。我們實(shí)施了爬坡算法在C和C + +和執(zhí)行是一個(gè)四核至強(qiáng)電腦與每個(gè)在3.0 GHz的核心業(yè)務(wù)。 在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們設(shè)置下面的參數(shù)值。該機(jī)械臂和底座重量設(shè)置為35和20公斤。最高速度和聯(lián)合為彪馬加速被設(shè)置為120/ s和60/ s2中分別?；氐淖畲笏俣群图铀俣仍O(shè)置為2米/秒和1 m/s2分別。的頻率為移動(dòng)機(jī)器人控制周期設(shè)定為60赫茲。該控制周期相當(dāng)緩慢，因此，相對于計(jì)劃周期，其中有一個(gè)頻率的很多倍控制周期，根據(jù)工作環(huán)境。B.業(yè)績評價(jià)我們衡量方面的爬坡性能企劃有效性和效率。無花果。 10和11顯示了兩個(gè)工作環(huán)境。1）是將在工作環(huán)境1，機(jī)器人的一項(xiàng)長期任務(wù)從地上桿到表中。該表是定位離得足夠遠(yuǎn)的一個(gè)基地的運(yùn)動(dòng)是必需的。那里是一種靜態(tài)的環(huán)境和列數(shù)6移動(dòng)作為動(dòng)態(tài)障礙物兔子：2旋轉(zhuǎn)對不同的角速度，平行于表地板，和4個(gè)不同的對角方向移動(dòng)（即，既不垂直也不水平，但在不同高度）。2）在工作環(huán)境2，我們的任務(wù)是進(jìn)入第二個(gè)房間在柜臺上和把握的對象。有一個(gè)靜態(tài)表在第一個(gè)房間里的機(jī)器人最初位置。那里有12個(gè)不同形狀的障礙，不斷變化的動(dòng)態(tài)軌跡;一些改變其方向和速度，從線性到一些變化在不同的角運(yùn)動(dòng)倍。兩個(gè)動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)第一室，并在第二個(gè)房間休息動(dòng)議。為了衡量一個(gè)執(zhí)行的軌跡最優(yōu)產(chǎn)生我們的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境匝道規(guī)劃師，在障礙議題并沒有事先知道，我們比較完全脫機(jī)產(chǎn)生這樣的軌跡軌跡為在相同的動(dòng)態(tài)環(huán)境，但同樣的任務(wù)圖。 11。任務(wù)環(huán)境2深遠(yuǎn)就與12個(gè)柜臺（對象動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的墻壁和障礙表）與已知障礙的議案。因?yàn)檫@是一個(gè)完全優(yōu)化軌跡只能生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，充分眾所周知。我們通過略微修改我們的離線規(guī)劃師在RAMP的算法，算法3所示。離線規(guī)劃師之多規(guī)劃根據(jù)需要幾代人產(chǎn)附近最 優(yōu)解l軌跡連接配置和一開始目標(biāo)配置。策劃者將終止時(shí)，最好軌跡是沒有得到更好的在1000代。請注意，我們我使用的指數(shù)來計(jì)算在脫機(jī)規(guī)劃師的后代，這不是在實(shí)時(shí)規(guī)劃者爬坡絕對時(shí)間噸。我們的離線完全可行的軌跡規(guī)劃師搜索連接一開始配置和配置中的一個(gè)目標(biāo)從本質(zhì)上已知的隨機(jī)抽樣一樣的CT空間其他隨機(jī)規(guī)劃，如大羅馬尼亞黨或復(fù)審?fù)ィǎ?。它不過大羅馬尼亞黨和難民審查法庭提供的優(yōu)勢：它有靈活性根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化優(yōu)化在整個(gè)電腦斷層空間，而不是在一個(gè)有限的圖形或路線圖。它產(chǎn)生一個(gè)接近最優(yōu)的解決方案只是作為一個(gè)進(jìn)化算法會給予足夠的運(yùn)行時(shí)間。請注意，自他們的運(yùn)動(dòng)障礙，是完全知道，一個(gè)良好的，可行軌跡生成的，采取的所有障礙和帳戶議案將永遠(yuǎn)是好的，可行的。因此，亞群，其中介紹，以應(yīng)付在爬坡的不可預(yù)測性，是不是這個(gè)離線規(guī)劃師必要的。表一比較，我們的策劃者和爬坡的結(jié)果在這兩個(gè)任務(wù)顯示在脫機(jī)環(huán)境規(guī)劃師無花果。 10和11。所有的結(jié)果是超過25平均處決每個(gè)任務(wù)，以M = 18和K = 1.1（這是發(fā)現(xiàn)我們的硬件產(chǎn)品上的最佳成績），使人口 數(shù)N =知識= 20（見第八節(jié)-乙）。第1欄列出了如在圖所示的環(huán)境。 10和11。第2欄列出總成本（即，健身價(jià)值的執(zhí)行軌跡）的我們的實(shí)時(shí)爬坡規(guī)劃師。第3列顯示了整體成本作為規(guī)劃的離線結(jié)果接近最優(yōu)軌跡。第4欄顯示的是實(shí)時(shí)增加百分之軌跡成本超出近最優(yōu)軌跡成本，作為一個(gè)措施我們的爬坡性能策劃者。試驗(yàn)結(jié)果表明，在RAMP生成的軌跡規(guī)劃師進(jìn)行實(shí)時(shí)的成本，平均大約是20-30，高于脫機(jī)計(jì)劃，近最優(yōu)的 軌跡。能源成本E和T是時(shí)間成本大約每表一，實(shí)時(shí)時(shí)間與近優(yōu)軌跡平均數(shù)25日處決（每組公里= 20表二，爬坡算法統(tǒng)計(jì)平均超過25決問題N = KM = 20) 表三，T組和無軌跡停止算20-30的average.5當(dāng)然，我們從這個(gè)小小的增益成本增加的能力，處理未知的環(huán)境在實(shí)時(shí)變化，這可能是沒有離規(guī)劃。表二列出了RAMP計(jì)劃者的統(tǒng)計(jì)技術(shù)這兩個(gè)例子任務(wù)。它顯示了規(guī)劃效率在RAMP規(guī)劃師。由于每個(gè)任務(wù)都有不同的環(huán)境旅行距離為移動(dòng)機(jī)械手的長度，平均執(zhí)行時(shí)間也有所不同。為了評估松散耦合，我們的成效比較我們的爬坡與停止經(jīng)營企劃的結(jié)果功能齊全的反對與停止策劃者的結(jié)果經(jīng)營者不使用。表三顯示了E和能源成本時(shí)間成本的T和沒有停止運(yùn)營，和百分每增加。表三清楚地表明有停止經(jīng)營的優(yōu)勢：較少的能源成本比未停止運(yùn)營商和時(shí)間成本也是如此。在節(jié)能減排成本是特別重要的意義。這是因?yàn)橥Ｖ乖S可證移動(dòng)機(jī)器人的手臂或停止或基地（或兩者）避免運(yùn)動(dòng)時(shí)首選的一個(gè)不確定的障礙時(shí)尚（參見圖2。）而不是themobile器人“跳”，以避免使同一類。在停止運(yùn)營商節(jié)省不能以犧牲能源浪費(fèi)時(shí)間，而且還能節(jié)省時(shí)間以及，根據(jù)測試結(jié)果顯示。最后，我們還使用了兩個(gè)在圖所示的環(huán)境。 6和 9，作為工作環(huán)境和任務(wù)環(huán)境4和 3，分別在測試的創(chuàng)建和維護(hù)的有效性5For兩個(gè)示例任務(wù)環(huán)境中，實(shí)時(shí)時(shí)間成本計(jì)劃 軌跡，這也是執(zhí)行時(shí)間，是在15-20 s的范圍，如表二所示。表四，性能和無亞群平均超過25EXECUTIONS (N = KM = 20)軌跡多樣性的亞群。我們比較獲得的結(jié)果與亞群（即M = 18，鉀= 1.1，和N =知識= 20）和無亞群（即M = 1，K二20，和N =知識= 20），表四。顯然，我們希望以盡量減少時(shí)間或被迫停車次數(shù)。表四表明我們的技術(shù)，通過亞群的多樣性能夠做到這一點(diǎn)，減少了運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行，即總時(shí)間， 所用的時(shí)間。伴隨此視頻文件（可在 http:/ieeexplore.ieee.org）顯示實(shí)時(shí)執(zhí)行數(shù)任務(wù)，其中之一是該任務(wù)的實(shí)時(shí)執(zhí)行在任務(wù)環(huán)境圖。 6證明的效力通過亞群的多樣性的保護(hù)。多移動(dòng)機(jī)器人三我們的方法也適用于RAMP的情況下直接與多移動(dòng)機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人不知道另一個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)障礙和意見作為其他機(jī)器人要避免的。在這種情況下，每個(gè)機(jī)器人都有自己的實(shí)例在舷梯規(guī)劃師，它的意見再移動(dòng)機(jī)械手作為七，八（或障礙），6移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成由于鏈接（包括負(fù)載物）的每個(gè)手機(jī)號碼機(jī)械手。無花果。 12和13顯示了兩種不同的任務(wù)環(huán)境多個(gè)移動(dòng)機(jī)器人。任務(wù)環(huán)境圖5。 12 有四個(gè)在采摘任務(wù)的移動(dòng)機(jī)械臂合作最多12個(gè)網(wǎng)球。每個(gè)機(jī)器人隨機(jī)選擇一球，拿起它，并將其置于它在角落里桶。所有的機(jī)器人反復(fù)挑選和無球的地方，直到球留在地面上。在這個(gè)過程中，對于任何一個(gè)機(jī)器人，其他機(jī)器人目前不明議案動(dòng)態(tài)障礙。在任務(wù)環(huán)境6圖。 13日，3移動(dòng)機(jī)械臂共享相同的工作區(qū)分開，但執(zhí)行任務(wù)：一好轉(zhuǎn)從地上的網(wǎng)球和地區(qū)在水桶他們; 一個(gè)動(dòng)作從一個(gè)表中的其他小方塊，以及1 從一個(gè)位置移動(dòng)長棒到另一個(gè)地方。每個(gè)機(jī)器人 反復(fù)動(dòng)作一次一個(gè)對象，直到它應(yīng)該是所有對象動(dòng)議的議案。在這個(gè)過程中，機(jī)器人反復(fù)交叉路徑，因此，創(chuàng)建一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的，不確定動(dòng)態(tài)環(huán)境下的所有機(jī)器人。在這兩個(gè)任務(wù)環(huán)境5和6，每個(gè)移動(dòng)機(jī)械手多次通過移動(dòng)多個(gè)對象執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)（一個(gè)在一時(shí)間），以便其在舷梯算法的應(yīng)用實(shí)例反復(fù)與不同的起點(diǎn)和目標(biāo)配置。視頻第六條依賴于一些機(jī)構(gòu)如移動(dòng)機(jī)械臂持有對象或不圖。 12。特別工作環(huán)境5個(gè)機(jī)器人拿起網(wǎng)球。圖。 13。任務(wù)環(huán)境6個(gè)機(jī)器人執(zhí)行各種任務(wù)。伴隨這一文件（可在http:/ieeexplore.ieee.org顯示了這些任務(wù)的實(shí)時(shí)執(zhí)行。在這些多機(jī)器人任務(wù)環(huán)境中，我們看到了一個(gè)動(dòng)態(tài)的相互作用之間的同步規(guī)劃和實(shí)施進(jìn)程機(jī)械手的移動(dòng)機(jī)械臂的同：每個(gè)移動(dòng)代表其他的障礙和移動(dòng)機(jī)械臂影響他人的軌跡規(guī)劃和執(zhí)行。這些移動(dòng)機(jī)械臂的影響彼此的議案來回。在工作環(huán)境5，每個(gè)機(jī)器人自發(fā)的決定每次挑球，連它的任務(wù)目標(biāo)是影響的行動(dòng)和其他機(jī)器人動(dòng)作。的種類自發(fā)和動(dòng)態(tài)之間的相互作用在機(jī)器人這兩種環(huán)境5和6的不確定性和不可早知啟用脫機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。鑒于在RAMP計(jì)劃者與爬坡適合這些情況良好每個(gè)機(jī)器人，能夠找到并執(zhí)行一個(gè)可行和附近最優(yōu)解軌跡的機(jī)器人。表五列出每個(gè)爬坡規(guī)劃師統(tǒng)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人的多機(jī)器人任務(wù)環(huán)境56。每個(gè)移動(dòng)機(jī)器人有一個(gè)實(shí)例的策劃者，它運(yùn)行在一個(gè)單獨(dú)的CPU核心，因此，斜坡算法實(shí)現(xiàn)類似的每個(gè)移動(dòng)實(shí)時(shí)性能機(jī)械手在單機(jī)器人案件。對于每一個(gè)爬坡舉例來說，再次，男= 18，鉀= 1.1，和N =知識= 20。該表五，爬坡帶兩個(gè)機(jī)器人算法平均超過20決問題(N = 20)表中的平均執(zhí)行時(shí)間是平均總執(zhí)行時(shí)間為每個(gè)機(jī)器人來完成任務(wù)。在案件的任務(wù)環(huán)境 5，這是對每個(gè)機(jī)器人的工作時(shí)間，直到所有的球 被放進(jìn)水桶，因?yàn)闄C(jī)器人共享相同的任務(wù)， 他們可比總執(zhí)行時(shí)間，這意味著他們的 工作負(fù)荷或多或少相同，即使機(jī)器人有不同數(shù)量的被迫停止。在任務(wù)環(huán)境 6，然而，每個(gè)機(jī)器人都有不同的工作，因此，總時(shí)間完成的工作是從一個(gè)到另一個(gè)不同的機(jī)器人。表五所示，在移動(dòng)機(jī)器人的三個(gè)長棒時(shí)間最長，以完成其工作。在這兩種環(huán)境中， 因?yàn)檫@些機(jī)器人同時(shí)工作，最長的時(shí)間個(gè)人機(jī)器人是整體的時(shí)間來完成所有的事實(shí)任務(wù)。我們還開辦了RAMP計(jì)劃者沒有亞群 （即M = 1和N = 20）在環(huán)境和機(jī)器人5 6，結(jié)果表明，平均執(zhí)行時(shí)間的增加 由1至7，而被迫停止從數(shù)量增加 0.3倍，7.7倍，大多數(shù)的機(jī)器人，相比在表五（顯示的結(jié)果與亞群）。因此， 促進(jìn)多樣性有助于產(chǎn)生更好的效果。我們還測試了許多其他任務(wù)在RAMP規(guī)劃師環(huán)境，除了本文件所示的例子。在所有情況下，為移動(dòng)機(jī)器人爬坡算法 能避免與動(dòng)態(tài)障礙物和未知的議案讓移動(dòng)機(jī)械手來完成其任務(wù)好。十，結(jié)論本文介紹了一種新的方法來計(jì)劃RAMP的高 自由度運(yùn)動(dòng)中的未知?jiǎng)討B(tài)障礙物機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。該方法具有以下特點(diǎn)。1）它實(shí)現(xiàn)了路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)適應(yīng)性軌跡在一起，同時(shí)也規(guī)劃和執(zhí)行的議案。這是通過獨(dú)特的設(shè)計(jì)策劃，還利用速度區(qū)別物理和計(jì)算機(jī)處理的議案。2）在環(huán)境中有效地dealswith劇變 通過多樣化的軌跡，并通過全球規(guī)劃進(jìn)一步保存，如果需要的多樣性。3）具有靈活性，以不同的優(yōu)化整合不改變標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要整體 規(guī)劃算法。4）生產(chǎn)松散耦合冗余子系統(tǒng)軌跡 （如操縱和運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng) 一種移動(dòng)機(jī)械手），以利用在優(yōu)化的整體運(yùn)動(dòng)，同時(shí)避免重復(fù)未知的障礙的議案。 5）憑借其高效率和靈活性，還可以隨時(shí)有效地為每個(gè)高自由度機(jī)器人計(jì)劃的議案（如移動(dòng)機(jī)器人）的環(huán)境中共享由多個(gè)這樣的機(jī)器人。因此，斜坡方法使得 真正的分布式規(guī)劃盡可能多的高自由度機(jī)器人在同一環(huán)境中工作。在RAMP方式進(jìn)行測試與模擬移動(dòng) 在不同的任務(wù)環(huán)境機(jī)器人，非常有前途的結(jié)果。今后的工作包括進(jìn)一步檢驗(yàn)和完善為更復(fù)雜的機(jī)器人和機(jī)器人任務(wù)，并納入算法現(xiàn)實(shí)感的情況和制約因素。測試一個(gè)真正的機(jī)器人也是必要的。參考 1沈俊卿Latombe，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。諾威爾，馬：Kluwer，1991。 2脊髓肌肉拉瓦爾，規(guī)劃中的應(yīng)用。劍橋，英國：劍橋大大學(xué)。出版社，2006。 3屬大腸桿菌Kavraki，第Svestka，沈俊卿Latombe，和王曼奧維馬斯，“概率 路線圖的路徑在高維配置規(guī)劃 空間“，碩士論文。機(jī)器人。工商汽車?；鹕?。 12，沒有。 4，頁。566-580，1996。 4釤拉瓦爾和JJ庫夫納，“快速擴(kuò)展隨機(jī)樹：進(jìn)展與前景“的算法和計(jì)算機(jī)器人：新方向，商業(yè)登記唐納德，林奇知識和D羅斯，合編。韋爾斯利，馬：一個(gè)20彼得斯，2001年，頁。293-308。 5屬Jaillet和T.西蒙，“路徑變形路線圖”，在提交 第七詮釋。車間算法找到。機(jī)器人。，紐約市，2006年7月。 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