基于数字孪生技术的工业机器人路径规划与仿真研究
DOI: http://dx.doi.org/10.12349/mit.v1i5.4847
Article ID: 4847
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闵超,李月光,刘思.基于数字孪生的工业机器人定位精度测量技术[J].电子产品世界,2025,32(01):56-59.
张香玲,祁宇明,邓三鹏,薛强,张人允.工业机器人多功能系统关键技术及数字孪生平台应用[J].装备制造技术,2024,(06):11-15.
廖俊波.基于数字孪生的工业机器人状态监测关键技术研究[D].导师:董绍江.重庆交通大学,2024.
蒋啸尘.基于数字孪生的工业机器人健康状态监测与评估方法研究[D].导师:何佳龙.吉林大学,2024.
欧阳群鑫.数字孪生虚拟仿真在工业机器人应用技术课程中的实践[J].科技风,2024,(10):38-40.域的10%)、中等复杂度(障碍物占20%)和高复杂度(障碍物占30%),以测试路径规划算法在不同环境条件下的表现。②数据采集:配置传感器系统用于实时监测机器人的运动状态,并将数据传输至数字孪生模型。通过传感器数据采集,虚拟模型能够实时更新机器人的位置、速度、加速度等信息。③路径规划:使用基于A算法的传统路径规划方法和基于数字孪生技术的动态路径规划方法分别进行路径规划。传统A算法使用已知的障碍物位置进行路径计算,并在路径计算过程中假设环境保持静止。而基于数字孪生的路径规划则依赖于实时更新的虚拟模型,能够根据实时传输的数据动态调整路径,考虑到障碍物的变化。④路径优化:在完成初步路径规划后,系统根据规划结果和仿真数据,对路径进行优化。优化目标是最小化路径长度、减少能量消耗,并最大限度地避免碰撞发生。通过多次仿真调整,优化路径中的冗余部分,保证机器人以最优的路径进行任务执行。⑤实验数据记录与对比:每次仿真测试完成后,我们会详细记录以下数据:路径规划时间、路径长度、能量消耗、碰撞次数等。不同环境复杂度下的实验结果进行了统计和对比分析,重点对比传统路径规划方法和基于数字孪生的路径规划方法在不同条件下的表现差异。对比的目的是评估数字孪生路径规划方法在时间效率、路径优化、能量消耗和安全性方面的优势,实验结果如表1所示。结果分析:根据实验结果,数字孪生技术在路径规划时间、路径长度和能量消耗等方面表现出更好的优化效果。特别是在动态环境下,数字孪生能够实时调整路径,减少碰撞的发生,并在较短时间内完成路径计算。实验结束后,数据被整理并用于进一步的分析,通过表格展示了不同环境复杂度下路径规划时间、路径长度、能量消耗和碰撞次数的对比。表 1 不同环境复杂度下基于 A 算法与数字孪生的路径规划实验对比环境复杂度路径规划时间(秒)路径长度(米)能量消耗(J)碰撞次数最大转向角度(°)速度波动(m/s)计算复杂度(次/秒)10%15.250.330.20150.352510%(数字孪生)12.84928.10140.313520%18.652.532.41200.382220%(数字孪生)15.351.230.71180.343030%22.155.635.82250.421830%(数字孪生)17.954.133.21220.392810%(A算法)15.250.330.20150.352020%(A算法)18.752.832.71220.371930%(A算法)22.55636.22280.417
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