基于粒子群優(yōu)化算法的工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林宗英

(泉州職業(yè)技術(shù)大學(xué) 國科數(shù)字產(chǎn)業(yè)學(xué)院，福建 泉州 362000)

0 引言

粒子群優(yōu)化算法的應(yīng)用思想與進(jìn)化算法類似，都是基于種群迭代原理建立的優(yōu)化算法原則，根據(jù)“群體”與“進(jìn)化”概念的不同，完成對個(gè)體適應(yīng)值的分配，從而使得數(shù)據(jù)樣本在其適應(yīng)區(qū)域內(nèi)保持規(guī)律性存儲(chǔ)狀態(tài)。然而，粒子群優(yōu)化算法的應(yīng)用并不遵循變異與交叉處理原則，只可以通過種群中個(gè)體之間的合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對全局最優(yōu)解的計(jì)算[1]。在實(shí)際應(yīng)用過程中，粒子群優(yōu)化算法將所有粒子隨機(jī)分布在可行區(qū)域內(nèi)，由于每個(gè)粒子所代表的數(shù)據(jù)樣本并不相同，所以即便是存在于同一可行區(qū)域內(nèi)的粒子節(jié)點(diǎn)，也不可能代表相同的數(shù)據(jù)樣本參量。如果將搜索局部最優(yōu)解的過程看作是從無序運(yùn)動(dòng)到有序運(yùn)動(dòng)的演變行為，就可以將粒子群優(yōu)化算法看作是一種規(guī)律性的算法應(yīng)用原則，每一個(gè)可行區(qū)域都代表一種運(yùn)算規(guī)律的作用范圍，而其中所包含的粒子節(jié)點(diǎn)，則對應(yīng)不同的數(shù)值解結(jié)果[2]。

工業(yè)機(jī)器人是具有較強(qiáng)自動(dòng)性的機(jī)器裝置，可以依靠外部控制能力及自身動(dòng)力能源，實(shí)現(xiàn)多種不同的工業(yè)加工與制造功能。相較于其他類型的機(jī)器人應(yīng)用結(jié)構(gòu)，工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分的構(gòu)造相對較為簡單，雖然不具備與作業(yè)環(huán)境進(jìn)行交互的能力，但卻可以在單位時(shí)間內(nèi)不間斷地重復(fù)同一動(dòng)作指令，故而在貨物抓取、貨物運(yùn)輸?shù)确矫婢哂休^強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。然而在實(shí)際作用任務(wù)中，消除實(shí)際抓取位置與定位位置之間的誤差，才是有效控制抓取行為所必須解決的問題。文獻(xiàn)[3]融合視覺和以太網(wǎng)技術(shù)的控制系統(tǒng)利用PLC平臺(tái)，對各級硬件運(yùn)行模塊進(jìn)行控制，又根據(jù)圖像匹配原則，確定機(jī)器人實(shí)際抓取位置的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。文獻(xiàn)[4]提出基于多傳感器融合的控制系統(tǒng)。采用STM32F405芯片作為主控部分的驅(qū)動(dòng)元件，將所得數(shù)據(jù)樣本導(dǎo)入至傳感器主機(jī)中，分析已定義抓取位置節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確程度。

上述兩類應(yīng)用系統(tǒng)雖然能夠適當(dāng)控制實(shí)際抓取位置與定位位置之間的誤差，但卻并不能完全滿足實(shí)際應(yīng)用需求。為解決上述問題，聯(lián)合粒子群優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)一種新型的工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)。

1 工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，包括主要機(jī)器部件、電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、視覺傳感器、定位控制平臺(tái)與抓取夾爪，本章節(jié)將針對相關(guān)設(shè)備元件的具體設(shè)計(jì)方法展開研究。

1.1 主要機(jī)器部件

主要機(jī)器部件就是工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制行為的核心執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可以在前、后、左、右4個(gè)方向上，對機(jī)器人抓取行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對實(shí)際抓取位置節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確定義。完整的抓取控制系統(tǒng)主要機(jī)器部件連接結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 抓取控制系統(tǒng)主要機(jī)器部件的結(jié)構(gòu)圖

伺服電機(jī)作為主要的動(dòng)力供應(yīng)裝置，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)定位轉(zhuǎn)輪、行走齒條、移動(dòng)板、轉(zhuǎn)動(dòng)棒4個(gè)下級負(fù)載結(jié)構(gòu)，由于該元件直接與電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相連，所以工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)能夠獲得長時(shí)間穩(wěn)定的電力供應(yīng)。定位轉(zhuǎn)輪在伺服電機(jī)元件的驅(qū)動(dòng)作用下，呈現(xiàn)出順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，一般來說，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)前向與左向轉(zhuǎn)動(dòng)棒的運(yùn)動(dòng)行為，而順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)后向與右向轉(zhuǎn)動(dòng)棒的運(yùn)動(dòng)行為[5]。行走齒條將伺服電機(jī)與定位轉(zhuǎn)輪連接起來。移動(dòng)板起到一定的緩沖作用，由于板件具有一定的導(dǎo)電能力，所以受到電量抑制作用的影響，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，4個(gè)移動(dòng)板裝置并不會(huì)出現(xiàn)相接觸的狀態(tài)[6]。固定螺母調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)棒所處位置。前、后、左、右4個(gè)方向性轉(zhuǎn)動(dòng)棒結(jié)構(gòu)與定位轉(zhuǎn)輪之間的連接也需借助行走齒條。

1.2 電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行接受基礎(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)作用，能夠同時(shí)調(diào)度主要機(jī)器部件、視覺傳感器與抓取夾爪，并可以聯(lián)合子負(fù)載體系，實(shí)現(xiàn)對電量信號的按需分配與調(diào)節(jié)[7]。GND端同時(shí)負(fù)載4個(gè)電量驅(qū)動(dòng)裝置——D1、D2、D3、D4，分別對應(yīng)4個(gè)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)棒元件，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)某一方向上的抓取運(yùn)動(dòng)趨向時(shí)，與該方向轉(zhuǎn)動(dòng)棒元件相對應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置外表面累積大量的點(diǎn)電荷信號，而這些電量信號就是驅(qū)動(dòng)機(jī)器人夾爪的源動(dòng)力。Motor裝置具有較強(qiáng)的電量聚合能力，可以將驅(qū)動(dòng)裝置中外泄的點(diǎn)電荷聚合起來，以供電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行后續(xù)的加工與應(yīng)用處理[8]。具體的電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)電路布局如圖2所示。

圖2 電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)電路

S1、S2變電主板負(fù)載于電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主電路端，其總電壓負(fù)載水平與Q電感設(shè)備兩端的電壓水平相等，故而其對于電量信號的感知能力相對較弱。S3、S4變電主板負(fù)載于電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的從屬電路端，其總電壓負(fù)載水平與整個(gè)電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的電壓水平相等，故而其對于電量信號的感知能力也就相對較強(qiáng)。

1.3 視覺傳感器

視覺傳感器是工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)中最重要的傳感器元件，由主要處理設(shè)備、決策設(shè)備兩部分組成，能夠直接處理系統(tǒng)主機(jī)捕捉到的機(jī)器人抓取圖像信息。主要處理設(shè)備包括圖像處理元件、CCD控制器與PCB芯片[9]。其中，圖像處理元件根據(jù)已生成的機(jī)器人抓取圖像，決定目標(biāo)定位節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，從而使得定位轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)能夠?qū)π凶啐X條進(jìn)行有效控制。CCD控制器負(fù)責(zé)提取機(jī)器人抓取圖像中的定位信息樣本，并可以聯(lián)合PCB芯片，確定工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。決策設(shè)備負(fù)責(zé)對主要處理設(shè)備輸出的抓取信息進(jìn)行二次加工，在信號控制裝置、視覺信息決策模塊的作用下，PLC執(zhí)行模塊可以直接處理系統(tǒng)主機(jī)抓取到的機(jī)器人圖像信息，并可以將已生成的控制指令文件存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主機(jī)之中[10]。完整的視覺傳感器模塊連接結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 視覺傳感器的模塊結(jié)構(gòu)

作為電氣網(wǎng)絡(luò)的下級負(fù)載結(jié)構(gòu)，視覺傳感器元件可以在處理機(jī)器人抓取圖像信息的同時(shí)，調(diào)節(jié)定位轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速水平，從而避免工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置與定位位置之間出現(xiàn)較大誤差。

1.4 定位控制平臺(tái)

定位控制平臺(tái)是聯(lián)合輪系模塊、運(yùn)動(dòng)行為控制模塊、定位模塊、電動(dòng)機(jī)模塊的硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)，接受電氣網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度與調(diào)節(jié)，可以根據(jù)主要機(jī)器部件的運(yùn)行情況，確定實(shí)際抓取節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)[11]。對于系統(tǒng)控制主機(jī)而言，定位控制平臺(tái)的存在，有效解決了工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置與定位位置之間誤差較大的問題，在精準(zhǔn)控制機(jī)器人抓取行為方面具有較強(qiáng)實(shí)用性價(jià)值。輪系模塊包括麥克納姆輪與全向輪，前者負(fù)載能力較強(qiáng)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的主要定位抓取運(yùn)動(dòng)行為；后者活動(dòng)性較強(qiáng)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)頻繁轉(zhuǎn)向時(shí)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)行為[12]。運(yùn)動(dòng)行為控制模塊同時(shí)協(xié)調(diào)工業(yè)機(jī)器人的水平/豎直運(yùn)動(dòng)、平移運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，是實(shí)施定位抓取行為過程中的主要功能性結(jié)構(gòu)元件。定位模塊負(fù)責(zé)確定抓取指令執(zhí)行情況下的角度數(shù)據(jù)與力矩?cái)?shù)據(jù)；電動(dòng)機(jī)模塊只負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的下級電動(dòng)機(jī)設(shè)備，提供了定位控制平臺(tái)所需的全部電量信號。定位控制平臺(tái)組成形式如圖4所示。

圖4 定位控制平臺(tái)組成形式

為保證定位控制平臺(tái)的運(yùn)行能力，電動(dòng)機(jī)模塊必須與系統(tǒng)電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持直接連接關(guān)系。

1.5 抓取夾爪

夾爪是定位抓取指令的核心執(zhí)行元件，可以在法蘭凸緣盤結(jié)構(gòu)的作用下，將安裝板與視覺傳感器控制主軸連接起來，從而使得抓手部分具有自主運(yùn)動(dòng)的能力，能夠?qū)I(yè)機(jī)器人定位目標(biāo)進(jìn)行自由抓取。法蘭凸緣盤結(jié)構(gòu)也叫法蘭，既可以用于管段設(shè)備之間的連接，也可以用于軸元件之間的連接[13]。在抓取夾爪結(jié)構(gòu)中，法蘭元件總是成對出現(xiàn)，且為了保障定位抓取指令的精準(zhǔn)執(zhí)行，法蘭元件與安裝板及視覺傳感器控制主軸之間的連接都通過焊接的方式。連接桿依靠螺絲與固定彈片連接在一起，控制抓手部分的連接松緊程度。壓力彈簧存在于抓手里端，若定位目標(biāo)重量水平較高，夾爪所負(fù)擔(dān)的抓取力量也就相對較大，當(dāng)前情況下，壓力彈簧的形變量也就較大，抓手部分的連接狀態(tài)也就相對較緊[14]。具體的抓取夾爪結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 抓取夾爪結(jié)構(gòu)簡圖

壓力彈簧的形變能力決定了夾爪結(jié)構(gòu)是否能夠負(fù)擔(dān)當(dāng)前情況下的抓取力作用強(qiáng)度，因此為避免脫落行為的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)時(shí)，必須選用形變能力較強(qiáng)的壓力彈簧設(shè)備。

2 基于粒子群優(yōu)化算法的定位坐標(biāo)系

在各級部件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Gbest選取與Pbest更新標(biāo)準(zhǔn)，建立三維坐標(biāo)系，再遵循粒子群優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人定位抓取坐標(biāo)的精準(zhǔn)定義。

2.1 Gbest選取

Gbest標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)粒子參量向著全局最優(yōu)的方向進(jìn)行探索，從而使得最優(yōu)解計(jì)算結(jié)果能夠滿足系統(tǒng)運(yùn)行所需的執(zhí)行條件，故而Gbest標(biāo)準(zhǔn)的選取對于工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)格外重要[15-16]。在粒子群優(yōu)化算法的認(rèn)知中，Gbest標(biāo)準(zhǔn)從收斂性、多樣性兩個(gè)角度出發(fā)，同時(shí)對抓取目標(biāo)的定位坐標(biāo)與所處位置區(qū)域進(jìn)行控制。A表示非控制性系數(shù)，其求解表達(dá)式如下：

(1)

(2)

求解Gbest選取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，非控制性系數(shù)作為分母參量存在，故而其取值不能等于零。

2.2 Pbest更新

Pbest更新標(biāo)準(zhǔn)決定了系統(tǒng)主機(jī)對工業(yè)機(jī)器人定位抓取行為的控制能力，在粒子群優(yōu)化算法作用下，該原則對夾爪結(jié)構(gòu)可能承擔(dān)的負(fù)載壓力進(jìn)行了準(zhǔn)確定義，一般來說，相關(guān)計(jì)算表達(dá)式的取值越大，就表示夾爪結(jié)構(gòu)在單位時(shí)間內(nèi)所承擔(dān)的負(fù)載壓力越大，對于控制主機(jī)而言，當(dāng)前情況下，所定義的指令文本相對較長[17-18]。對于Pbest更新標(biāo)準(zhǔn)的求解，首先需要推導(dǎo)Gbest選取表達(dá)式的導(dǎo)數(shù)條件，具體計(jì)算式如下：

(3)

其中：g1，g2，…，gn表示n個(gè)隨機(jī)選取的機(jī)器人定位目標(biāo)參量，且g1≠g2≠…≠gn的不等式取值條件恒成立，φX、φY、φZ分別表示壓力負(fù)載系數(shù)在X軸、Y軸、Z軸方向上的數(shù)值分量。

在式(3)的基礎(chǔ)上，設(shè)f表示粒子群優(yōu)化參數(shù)，k表示實(shí)時(shí)優(yōu)化向量，φ表示粒子節(jié)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)的遍歷系數(shù)，聯(lián)立上述物理量，推導(dǎo)Pbest更新標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式如下：

(4)

基于粒子群優(yōu)化算法求解工業(yè)機(jī)器人定位坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮Gbest選取標(biāo)準(zhǔn)與Pbest更新標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 三維坐標(biāo)系

三維坐標(biāo)系是工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制指令的三維執(zhí)行區(qū)域，其表達(dá)式求解結(jié)果同時(shí)涉及X軸、Y軸、Z軸3個(gè)方向上的數(shù)值向量[19-20]。λX表示粒子群優(yōu)化算法在X軸方向上的數(shù)值映射向量，該項(xiàng)物理參數(shù)決定了工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取對象在水平方向上的位置坐標(biāo)取值；λY表示粒子群優(yōu)化算法在Y軸方向上的數(shù)值映射向量，該項(xiàng)物理參數(shù)決定了工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取對象在豎直方向上的位置坐標(biāo)取值；λz表示粒子群優(yōu)化算法在Z軸方向上的數(shù)值映射向量，該項(xiàng)物理參數(shù)決定了工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取對象在空間方向上的位置坐標(biāo)取值。在上述物理量的支持下，聯(lián)立公式(4)，可將基于粒子群優(yōu)化算法的三維坐標(biāo)系表達(dá)式定義為：

(5)

式中，η表示抓取控制指令在空間方向上的傳輸效率。如果工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制指令傳輸范圍超過式(5)求解所得的坐標(biāo)系范圍，則應(yīng)按照粒子群優(yōu)化算法，重新定義三維坐標(biāo)系表達(dá)式。

3 抓取控制原則

3.1 跟蹤點(diǎn)計(jì)算

跟蹤點(diǎn)計(jì)算可以理解為對工業(yè)機(jī)器人定位抓取節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)。在粒子群優(yōu)化算法的作用下，控制主機(jī)為實(shí)現(xiàn)對定位抓取節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，要求所選取跟蹤點(diǎn)必須存在于同一三維坐標(biāo)系之中[21-22]。跟蹤點(diǎn)坐標(biāo)的求解滿足下式：

(6)

3.2 控制系數(shù)優(yōu)化

控制系數(shù)優(yōu)化就是通過集中處理跟蹤點(diǎn)參量的方式，確定已定義執(zhí)行指令的可行性[23-24]。在不考慮其他干擾條件的情況下，該項(xiàng)優(yōu)化表達(dá)條件的求解結(jié)果滿足式(7)：

(7)

4 實(shí)例分析

4.1 實(shí)驗(yàn)原理

所選系統(tǒng)對于機(jī)器人抓取行為的控制能力，表現(xiàn)在實(shí)際抓取位置與定位位置之間的誤差，在既定視野區(qū)域內(nèi)，機(jī)器人實(shí)際抓取位置與定位位置之間的誤差越小，就表示所選系統(tǒng)對于機(jī)器人抓取行為的控制能力越強(qiáng)。本次實(shí)驗(yàn)共劃定兩個(gè)視野區(qū)域，在每個(gè)視野區(qū)域內(nèi)選定一個(gè)核心定位區(qū)域，每個(gè)定位區(qū)域內(nèi)包含8個(gè)抓取目標(biāo)。具體實(shí)驗(yàn)原理如圖6所示。

所選擇抓取目標(biāo)的定位位置坐標(biāo)如表1所示。

表1 定位位置坐標(biāo)

為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本次實(shí)驗(yàn)過程中，定位位置坐標(biāo)數(shù)值始終保持不變。本次實(shí)驗(yàn)過程中，僅考慮機(jī)器人的平面運(yùn)動(dòng)，故而只需選擇X、Y坐標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)對象。

4.2 實(shí)驗(yàn)步驟

本次實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施流程如下：

1)選擇基于粒子群優(yōu)化算法的工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)方法，將該系統(tǒng)應(yīng)用程序輸入實(shí)驗(yàn)主機(jī)之中，記錄當(dāng)前情況下工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置坐標(biāo)數(shù)值；

2)選擇融合視覺和以太網(wǎng)技術(shù)的控制系統(tǒng)作為A對照組實(shí)驗(yàn)方法，將該系統(tǒng)應(yīng)用程序輸入實(shí)驗(yàn)主機(jī)之中，記錄當(dāng)前情況下工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置坐標(biāo)數(shù)值；

3)選擇基于多傳感器融合的控制系統(tǒng)作為B對照組實(shí)驗(yàn)方法，重復(fù)步驟一、步驟二，記錄實(shí)際抓取位置的坐標(biāo)數(shù)值；

4)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)組、對照組坐標(biāo)數(shù)值，將其與表1數(shù)值進(jìn)行對比，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律；

4.3 抓取行為控制實(shí)驗(yàn)

圖7反映了實(shí)驗(yàn)組、對照組抓取位置坐標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。

圖7 X軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分析圖7可知，實(shí)驗(yàn)組X軸實(shí)際抓取位置坐標(biāo)與表1所示的定位位置坐標(biāo)完全一致。在4號節(jié)點(diǎn)處，A對照組實(shí)際抓取位置坐標(biāo)與定位位置坐標(biāo)之間的差值最大，為4 cm。在1號節(jié)點(diǎn)處，B對照組實(shí)際抓取位置坐標(biāo)與定位位置坐標(biāo)之間的差值最大，為2 cm。

分析圖8可知，實(shí)驗(yàn)組Y軸實(shí)際抓取位置坐標(biāo)與定位位置坐標(biāo)也完全一致。在2號節(jié)點(diǎn)處，A對照組實(shí)際抓取位置坐標(biāo)與定位位置坐標(biāo)之間的差值最大，為4 cm。在5號節(jié)點(diǎn)處，B對照組實(shí)際抓取位置坐標(biāo)與定位位置坐標(biāo)之間的差值最大，為4.5 cm。

圖8 Y軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)公式(ξ′表示實(shí)際抓取位置坐標(biāo)，ξ表示定位位置坐標(biāo)，ω表示定位抓取誤差)：

(8)

可知，實(shí)驗(yàn)組定位抓取誤差為“0”；A對照組X軸定位抓取誤差為26.7%、Y軸定位抓取誤差為40%；B對照組X軸定位抓取誤差為28.6%、Y軸定位抓取誤差為37.5%。

綜上本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：

1)融合視覺和以太網(wǎng)技術(shù)的控制系統(tǒng)、基于多傳感器融合的控制系統(tǒng)在消除工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置與定位位置之間的誤差方面的能力相對較弱，為實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人抓取行為的有效控制，依然需要進(jìn)行一定的改進(jìn)；

2)基于粒子群優(yōu)化算法的控制系統(tǒng)完全消除了工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置坐標(biāo)在X軸、Y軸方向上與定位位置坐標(biāo)之間的誤差，符合有效控制機(jī)器人抓取行為的實(shí)際應(yīng)用需求。

5 結(jié)束語

本文所設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人定位抓取控制系統(tǒng)，以粒子群優(yōu)化算法作為技術(shù)支持，重新規(guī)劃了電氣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、視覺傳感器、定位控制平臺(tái)等硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系，又根據(jù)Gbest標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式與Pbest更新標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式求解結(jié)果，建立完整的三維坐標(biāo)系，從而在統(tǒng)計(jì)跟蹤點(diǎn)參量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對控制系數(shù)的優(yōu)化與處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與融合視覺和以太網(wǎng)技術(shù)的控制系統(tǒng)、基于多傳感器融合的控制系統(tǒng)相比，這種新型控制系統(tǒng)的應(yīng)用，真正消除了工業(yè)機(jī)器人實(shí)際抓取位置與定位位置之間的誤差，這在有效控制機(jī)器人抓取行為方面具有突出作用價(jià)值。

未來相關(guān)研究單位可以在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合其他新型應(yīng)用技術(shù)，在保障工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)流暢性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的準(zhǔn)確抓取與定位。