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    The Ariadne's Clew Algorithm

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    We present a new approach to path planning, called the "Ariadne's clew algorithm". It is designed to find paths in high-dimensional continuous spaces and applies to robots with many degrees of freedom in static, as well as dynamic environments - ones where obstacles may move. The Ariadne's clew algorithm comprises two sub-algorithms, called Search and Explore, applied in an interleaved manner. Explore builds a representation of the accessible space while Search looks for the target. Both are posed as optimization problems. We describe a real implementation of the algorithm to plan paths for a six degrees of freedom arm in a dynamic environment where another six degrees of freedom arm is used as a moving obstacle. Experimental results show that a path is found in about one second without any pre-processing

    Heuristic Optimization Algorithms in Robotics

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    An evolutionary approach for the motion planning of redundant and hyper-redundant manipulators

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    The trajectory planning of redundant robots is an important area of research and efficient optimization algorithms are needed. The pseudoinverse control is not repeatable, causing drift in joint space which is undesirable for physical control. This paper presents a new technique that combines the closed-loop pseudoinverse method with genetic algorithms, leading to an optimization criterion for repeatable control of redundant manipulators, and avoiding the joint angle drift problem. Computer simulations performed based on redundant and hyper-redundant planar manipulators show that, when the end-effector traces a closed path in the workspace, the robot returns to its initial configuration. The solution is repeatable for a workspace with and without obstacles in the sense that, after executing several cycles, the initial and final states of the manipulator are very close

    Adaptive Evolving Strategy for Dextrous Robotic Manipulation

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    A robot task can be represented as a set of trajectories conformed by a sequence of poses. In this way it is possible to teach a mobile robot to accomplish a manipulation task, and also to reproduce it. Nevertheless robot navigation may normally introduce inaccuracies in localization due to natural events as wheel-slides, causing a mismatch between the end-effector and the objects or tools the robot is supposed to interact with. We propose an algorithm for adapting manipulation trajectories for different locations. The adaptation is achieved by optimizing in position, orientation and energy consumption. The approach is built over the basis of Evolution Strategies, and only uses forward kinematics permitting to avoid all the inconveniences that inverse kinematics imply, as well as convergence problems in singular kinematic configurations. Manipulation paths generated with this algorithm can achieve optimal performance, sometimes even improving original path smoothness. Experimental results are presented to verify the algorithm.The research leading to these results has received funding from the RoboCity2030-II-CM project (S2009/DPI-1559), funded by Programas de Actividades I+D en la Comunidad de Madrid and cofunded by Structural Funds of the EU.Publicad

    Trajectory planning for industrial robot using genetic algorithms

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    En las últimas décadas, debido la importancia de sus aplicaciones, se han propuesto muchas investigaciones sobre la planificación de caminos y trayectorias para los manipuladores, algunos de los ámbitos en los que pueden encontrarse ejemplos de aplicación son; la robótica industrial, sistemas autónomos, creación de prototipos virtuales y diseño de fármacos asistido por ordenador. Por otro lado, los algoritmos evolutivos se han aplicado en muchos campos, lo que motiva el interés del autor por investigar sobre su aplicación a la planificación de caminos y trayectorias en robots industriales. En este trabajo se ha llevado a cabo una búsqueda exhaustiva de la literatura existente relacionada con la tesis, que ha servido para crear una completa base de datos utilizada para realizar un examen detallado de la evolución histórica desde sus orígenes al estado actual de la técnica y las últimas tendencias. Esta tesis presenta una nueva metodología que utiliza algoritmos genéticos para desarrollar y evaluar técnicas para la planificación de caminos y trayectorias. El conocimiento de problemas específicos y el conocimiento heurístico se incorporan a la codificación, la evaluación y los operadores genéticos del algoritmo. Esta metodología introduce nuevos enfoques con el objetivo de resolver el problema de la planificación de caminos y la planificación de trayectorias para sistemas robóticos industriales que operan en entornos 3D con obstáculos estáticos, y que ha llevado a la creación de dos algoritmos (de alguna manera similares, con algunas variaciones), que son capaces de resolver los problemas de planificación mencionados. El modelado de los obstáculos se ha realizado mediante el uso de combinaciones de objetos geométricos simples (esferas, cilindros, y los planos), de modo que se obtiene un algoritmo eficiente para la prevención de colisiones. El algoritmo de planificación de caminos se basa en técnicas de optimización globales, usando algoritmos genéticos para minimizar una función objetivo considerando restricciones para evitar las colisiones con los obstáculos. El camino está compuesto de configuraciones adyacentes obtenidas mediante una técnica de optimización construida con algoritmos genéticos, buscando minimizar una función multiobjetivo donde intervienen la distancia entre los puntos significativos de las dos configuraciones adyacentes, así como la distancia desde los puntos de la configuración actual a la final. El planteamiento del problema mediante algoritmos genéticos requiere de una modelización acorde al procedimiento, definiendo los individuos y operadores capaces de proporcionar soluciones eficientes para el problema.Abu-Dakka, FJM. (2011). Trajectory planning for industrial robot using genetic algorithms [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10294Palanci

    A Real-Time Optimization for 2R Manipulators

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    This work proposes a real-time algorithm to generate a trajectory for a 2 link planar robotic manipulator. The objective is to minimize the space/time ripple and the energy requirements or the time duration in the robot trajectories. The proposed method uses an off line genetic algorithm to calculate every possible trajectory between all cells of the workspace grid. The resultant trajectories are saved in several trees. Then any trajectory requested is constructed in real-time, from these trees. The article presents the results for several experiments
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