一种改进的书写机器人曲线路径拟合方法An Improved Curve Path Fitting Method for Writing Robot
卢冉,何秋生,王垚
摘要(Abstract)：
针对传统曲线拟合方法在书写机器人中不够平滑和精度不高的问题,在分析三次样条曲线和NURBS样条曲线拟合方法优缺点的基础上,改进了样条曲线的拟合方法。首先利用弦误差提取合适的控制点,然后进行三次样条插值,生成的插补点通过相邻点间连线的夹角约束进行筛选,筛选后的插补点作为NURBS曲线的控制点,最后进行曲线拟合。通过MATLAB平台进行仿真和机器人书写实验,结果表明,改进方法拟合的平滑曲线可以通过控制点,具有更高拟合精度,且保留了传统B样条曲线的局部性和凸包性,可优化机器人的运动轨迹。
关键词(KeyWords)： 曲线拟合;路径规划;NURBS;机器人
基金项目(Foundation): 山西省重点实验室开放基金(201805D111001)
作者(Author): 卢冉,何秋生,王垚
参考文献(References)：
- [1] 林威，江五讲.工业机器人笛卡尔空间轨迹规划[J].机械工程与自动化，2014(5):141-143.
- [2] RECLIK D,KOST G G.A Ration B-Spline Curves in Robot Collision-free Movement Planning[J].Journal of Automation,Mobile Robotics&Intelligent Systems,2008,2(3):38-42.
- [3] WANG C,WANG X,ZHENG H.Trajectory Planning for a welding Robot Based on the Bezier Curve[J].International Journal of Control&Automation,2015,8(2):351-362.
- [4] 赖永林，林茂松，梁艳阳.基于三次非均匀B样条曲线的机器人轨迹规划算法研究[J].科学技术与工程，2013(35):10511-10517.
- [5] 李亮玉，龙洋，王天琪，等.基于有理 B 样条曲线的焊接机器人操作空间轨迹规划[J].天津工业大学学报，2015,34(6):80-83.
- [6] PIEGL L,TILLER W.The NURBS Book[M].New York,USA:Springer,1997.
- [7] WANG J B,YAN H T.Real-time NURBS interpolator:application to short linear segements[J].International Journal of Advanced Manufacturing Trchnology,2009,41(11/12):1169-1185.
- [8] YEH S S,SU H C.Implementation of online NURBS curve fitting process on CNC machines[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2009(40):531-540.
- [9] WANG J B,YAU H T.Real-time NURBS interpolator:application to short linear segments[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2009(41):1169-1185.
- [10] 董甲甲，王太勇，董靖川，等.改进B样条曲线应用于6R机器人轨迹优化[J].中国机械工程，2018,29(2):193-199.
- [11] 陈爽，张悦，张勤俭，等.一种基于B样条插值的机器人速度规划算法[J].应用基础与工程科学学报，2018,26(3):661-671.
- [12] 孔庆博，袁亮，蒋伟.一种改进的工业机器人轨迹规划方法研究[J].机械传动，2019,43(2):30-36.
- [13] CHEN C S,CHEN S K,LAI C H.Real-time Coplanar NURBS Curve Fitting and Interpolation for 6-DOF Robot Arm[C]//2015 International Conference on Advanced Robotics and Intelligent Systems(ARIS).IEEE,2015:1-6.
- [14] 施法中.计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条[M].北京：北京航空航天大学出版社，1994.
- [15] 左富勇，胡小平，谢珂，等.基于 MATLAB Robotics工具箱的SCARA机器人轨迹规划与仿真[J].湖南科技大学学报：自然科学版，2012,27(2):41-44.