Sequential and Simultaneous Algorithms to Solve the Collision-Free Trajectory Planning Problem for Industrial Robots – Impact of Interpolation Functions and the Characteristics of the Actuators on Robot Performance

This paper has been possible thanks to the funding of Science and Innovation Ministry of the Spain Government by means of the Researching and Technologic Development Project DPI2010-20814-C02-01 (IDEMOV).Rubio Montoya, FJ.; Valero Chuliá, FJ.; Besa Gonzálvez, AJ.; Pedrosa Sanchez, AM. (2012). Sequential and Simultaneous Algorithms to Solve the Collision-Free Trajectory Planning Problem for Industrial Robots ¿ Impact of Interpolation Functions and the Characteristics of the Actuators on Robot Performance. En Robotic Systems - Applications, Control and Programming. InTech. 591-610. doi:10.5772/25970S59161

Industrial robot efficient trajectory generation without collision through the evolution of the optimal trajectory

[EN] An efficient algorithm is presented to obtain trajectories for industrial robots working in industrial environments. The procedure starts with the obtaining of an optimal time trajectory neglecting the presence of obstacles. When obstacles are considered, the initial trajectory (obtained by neglecting obstacles) will not be feasible and will have to evolve so that it can become a solution. In this paper, the way that it evolves until a new feasible collision-free trajectory is obtained considering the possible obstacles is described. This is a direct algorithm that works in a discrete space of trajectories, approaching the global solution as the discretization is refined. The solutions obtained are efficient trajectories near to the minimum time one and they meet the physical limitations of the robot (the maximum values of torque, power and jerk are considered for each actuator), avoid collisions, and take into account the constraint of energy consumed. Examples already published and new examples in real industrial environments have been solved to verify the working of the algorithm.This paper has been made possible thanks to support from the Spanish Ministry of Education, Culture and Sports through the Project for Research and Technological Development with ref. DPI2013-44227-R.Rubio Montoya, FJ.; Llopis Albert, C.; Valero Chuliá, FJ.; Suñer Martinez, JL. (2016). Industrial robot efficient trajectory generation without collision through the evolution of the optimal trajectory. Robotics and Autonomous Systems. 86:106-112. https://doi.org/10.1016/j.robot.2016.09.008S1061128

Design and Modeling of 9 Degrees of Freedom Redundant Robotic Manipulator

In disaster areas, robot manipulators are used to rescue and clearance of sites. Because of the damaged area, they encounter disturbances like obstacles, and limited workspace to explore the area and to achieve the location of the victims. Increasing the degrees of freedom is required to boost the adaptability of manipulators to avoid disturbances, and to obtain the fast desired position and precise movements of the end-effector. These robot manipulators offer a reliable way to handle the barrier challenges since they can search in places that humans can't reach. In this research paper, the 9-DOF robotic manipulator is designed, and an analytical model is developed to examine the system’s behavior in different scenarios. The kinematic and dynamic representation of the proposed model is analyzed to obtain the translation or rotation, and joint torques to achieve the expected position, velocity, and acceleration respectively. The number of degrees may be raised to avoid disturbances, and to obtain the fast desired position and precise movements of the end-effector. The simulation of developed models is performed to ensure the adaptable movement of the manipulators working in distinct configurations and controlling their motion thoroughly and effectively. In the proposed configuration the joints can easily be moved to achieve the desired position of the end-effector and the results are satisfactory. The simulation results show that the redundant manipulator achieves the victim location with various configurations of the manipulator. Results reveal the effectiveness and efficacy of the proposed system

Trajectory planning for industrial robot using genetic algorithms

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