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电动汽车换电机器人最优轨迹的规划

郑峰峰  
【摘要】:在能源日益紧缺的如今社会,电动汽车成为新能源战略和智能电网的重要组成部分。电动汽车换电站的建设将加快电动汽车的普及。而作为换电站核心的换电机器人的工作效率和质量将直接影响着换电的效率。提高换电机器人的效率,减少实际操作中的误差将成为换电站建设亟待解决的问题。机器人最优轨迹涵盖了时间,能量,跃度等相关因素。 首先,本文对当电动汽车换电站的建设前景做了简要的介绍。对机器人的发展,应用及相关研究进行了论述。全面深入的总结了国内外再机器人最优轨迹规划方面研究的现状及应用。并且提出了自己的研究方向及其研究内容。其次,对机器人轨迹规划的一般性问题做了相应的介绍,诸如机器人运动学以及动力学问题的分析。介绍了解决此问题的相关数学方法及其进化算法。并对换电机器人的运动学和动力学模型进行了分析计算。最后,以换电机器人为模型采用matlab软件对其轨迹进行优化以验证该方法的可行性。 具体来说本文的工作如下 (1)由于机器人需要优化的问题不止一个,所以本文首先对多目标优化问题做了相关研究。最后提出了用遗传算法和差分进化算法来解决多目标优化问题。 (2)对机器人运动学和动力学问题做了相关研究并以此建立了换电机器人的运动学和动力学模型。 (3)没有采用传统的三次样条曲线或者B样条曲线来拟合机器人的关节轨迹。而是采用了一个二次多项式与一个三角余弦函数组成的新的样条曲线来拟合机器人关节曲线。并且推导了该样条曲线函数的相关约束条件。 (4)以换电机器人为例,分别采用遗传算法和差分进化算法。对其轨迹进行求解。通过两种方法的对比,最终来求得机器人轨迹的最优解。


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