بهينه‌سازي موقعيت مجري نهايي ربات 5 درجه آزادي در سينماتيك معكوس ربات

Optimizing the position of the end-effector of 5-DOF robot in inverse kinematics

در اين مقاله مطالعه سينماتيك مستقيم و معكوس يك ربات سري با پنج درجه آزادي انجام مي‌شود. در مرحله اول سينماتيك مستقيم ربات با استفاده از ماتريس‌هاي دوران، ماتريس تبديل همگن براساس استخراج پارامترهاي ربات و تشكيل جدول دناويت-هارتنبرگ محاسبه مي‌شود. مرحله دوم محاسبه سينماتيك معكوس ربات با به كارگيري الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي است. الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي براي كمينه كردن خطا در تغيير مختصات مجري نهايي ربات به كار گرفته مي‌شوند. اين الگوريتم‌ها شامل گرگ خاكستري، الگوريتم فرهنگي و ازدحام ذرات مي‌باشند. در مرحله آخر شبيه‌سازي‌هاي موردنياز براي مقايسه رهيافت‌هاي پيشنهادي در محيط نرم‌افزار متلب انجام مي‌شود. طبق شبيه‌سازي‌هاي انجام شده مي‌توان بهترين الگوريتم را براساس زمان اجرا و مقدار تابع هزينه، تعيين نمود.

In this article, the forward and inverse kinematics study of a serial robot with five degrees of freedom (5-DOF) is done. In the first step, the forward kinematics of the robot is calculated using the rotation matrices, and the homogeneous transformation matrix is calculated based on the extraction of the robot parameters and the formation of the Denavit-Hartenberg table. The second step is to calculate the inverse kinematics of the robot using optimization algorithms. Optimization algorithms are used to minimize the error in changing the coordinates of the robot s end-effector. These algorithms include Gray Wolf, Cultural Algorithm, and Particle Swarm. In the last step, the simulations that compare the proposed approaches are performed in the MATLAB software environment. According to the simulations, the best algorithm can be determined based on the execution time and the value of the cost function