The achievement of the optimal condition for the task of an industrial articulated robot used in many fields is an important problem to improve productivity. In this paper, a minimum-time trajectory for an articulated robot along the specified path is studied and simulated with a proper example. A general dynamic model of manipulator is represented as a function of path distance. Using this model, the velocity is produced as fast as possible at each point along the path. This minimum-time trajectory planning module together with the existing collision-free path planning modules is utilized to design the optimal path planning of robot in cases where obstacles present.
Zain Ul Abideen;Xiaodong Sun;Chao Sun;Hafiz Shafiq Ur Rehman Khalil
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권7호
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pp.1726-1748
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2024
Trajectory planning is vital for autonomous systems like robotics and UAVs, as it determines optimal, safe paths considering physical limitations, environmental factors, and agent interactions. Recent advancements in trajectory planning and future location prediction stem from rapid progress in machine learning and optimization algorithms. In this paper, we proposed a novel framework for Spatial-temporal transformer-based feed-forward neural networks (STTFFNs). From the traffic flow local area point of view, skip-gram model is trained on trajectory data to generate embeddings that capture the high-level features of different trajectories. These embeddings can then be used as input to a transformer-based trajectory planning model, which can generate trajectories for new objects based on the embeddings of similar trajectories in the training data. In the next step, distant regions, we embedded feedforward network is responsible for generating the distant trajectories by taking as input a set of features that represent the object's current state and historical data. One advantage of using feedforward networks for distant trajectory planning is their ability to capture long-term dependencies in the data. In the final step of forecasting for future locations, the encoder and decoder are crucial parts of the proposed technique. Spatial destinations are encoded utilizing location-based social networks(LBSN) based on visiting semantic locations. The model has been specially trained to forecast future locations using precise longitude and latitude values. Following rigorous testing on two real-world datasets, Porto and Manhattan, it was discovered that the model outperformed a prediction accuracy of 8.7% previous state-of-the-art methods.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권4호
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pp.405-413
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2006
A novel approach based on genetic algorithms (GA) is developed to find a global minimum-jerk trajectory of a space robotic manipulator in joint space. The jerk, the third derivative of position of desired joint trajectory, adversely affects the efficiency of the control algorithms and stabilization of whole space robot system and therefore should be minimized. On the other hand, the importance of minimizing the jerk is to reduce the vibrations of manipulator. In this formulation, a global genetic-approach determines the trajectory by minimizing the maximum jerk in joint space. The planning procedure is performed with respect to all constraints, such as joint angle constraints, joint velocity constraints, joint angular acceleration and torque constraints, and so on. We use an genetic algorithm to search the optimal joint inter-knot parameters in order to realize the minimum jerk. These joint inter-knot parameters mainly include joint angle and joint angular velocities. The simulation result shows that GA-based minimum-jerk trajectory planning method has satisfactory performance and real significance in engineering.
In this paper, The trajectory control of robot manipulator is proposed. It divides by trajectory planning and tracking control. A trajectory planning and tracking control of robot manipulator is used to the neural network and evolutionary algorithm. The trajectory planning provides not only the optimal trajectory for a given cost function through evolutionary algorithm but also the configurations of the robot manipulator along the trajectory by considering the robot dynamics. The computed torque method (C.T.M) using the model of the robot manipulators is an effective means for trajectory tracking control. However, the tracking performance of this method is severely affected by the uncertainties of robot manipulators. The Radial Basis Function Networks(RBFN) is used not to learn the inverse dynamic model but to compensate the uncertainties of robot manipulator. The computer simulations show the effectiveness of the proposed method.
A hierarchical neural network structure is described for robot PTP trajectory planning. In the first level, the multi-layered Perceptron neural network is used for the inverse kinematics with the back-propagation learning procedure. In the second level, a saccade generation model based joint trajectory planning model in proposed and analyzed with several features. Various simulations are performed to investigate the characteristics of the proposed neural networks.
Based on an introduced optimal trajectory planning method, this paper mainly deals with the accuracy analysis during the function approximation process of the optimal trajectory planning method. The basis functions are composed of Hermit polynomials and Fourier series to improve the approximation accuracy. Since the approximation accuracy is affected by the given orders of each basis function, the accuracy of the optimal solution is examined by changing the combinations of the orders of Hermit polynomials and Fourier series as the approximation basis functions. As a result, it is found that the proper approximation basis functions are the $5^{th}$ order Hermit polynomials and the $7^{th}-10^{th}$ order of Fourier series.
This paper presents an speed reference trajectory planning methods for vibration suppression in a t-mass resonant system which has a flexible coupling between a load and a driving motor. Due to this flexibility, the system often suffers vibration especially when the motor is controlled for higher speed command. The steady state conditions are utilized to derive desired load speed trajectory which does not cause the torsional vibration. And the desired motor speed trajectory is synthesized base on the relation between load and motor speed. The simulation and experiment result suggest that the proposed method effectively suppress the vibration.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권1호
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pp.10-16
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2006
In this paper, moving a fragile object from an initial point to a specific location in the minimum time without damage is studied. In order to achieve this goal, initially, the maximum acceleration and velocity ranges are specified. These ranges can be dynamically generate on the planned path by the manipulator. The path can be altered by considering the geometrical constraints. Later, considering the impulsive force constraint on the object, the range of maximum acceleration and velocity are obtained to preserve object safety while the manipulator is carrying it along the curved path. Finally, a time-optimal trajectory is planned within the maximum allowable range of acceleration and velocity. This time-optimal trajectory planning can be applied to real applications and is suitable for both continuous and discrete paths.
This paper presents a robot trajectory generation method based on the dual curvature theory of ruled surfaces. Robot trajectory can be represented as a ruled surface generated by the TCP(Tool Center Point) and my unit vector among the tool frame. Dual curvature theory of ruled surfaces provides the robot control algorithm with the motion property parameters. With the differential properties of the ruled surface, the linear and angular motion properties of the robot end effector can be utilized in the robot trajectory planning.
This paper deals with the trajectory planning of IWR biped robot using genetic algorithm. The trajectory of a swing leg is generated by 5th order polynomial equation. Velocities and Acceleration properties on a viapoints are needed. These constants are given by heuristic method. The optimal values are determined by G.A to minimize the jerk of a trajectory. As a result, trajectory planning is implemented not on between two viapoints but on a whole interval. Efficient numerical calculation routines and walking algorithms for simulation are accomplished by MATLAB package.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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