RT Dissertation/Thesis
T1 A memetic approach to the inverse kinematics problem for robotic applications
A1 González Uzcátegui, Carla
AB The inverse kinematics problem of an articulated robot system refers to computingthe joint configuration that places the end-effector at a given position and orientation.To overcome the numerical instability of the Jacobian-based algorithmsaround singular joint configurations, the inverse kinematics is formulated as a constrainedminimization problem in the configuration space of the robot. In previousworks this problem has been solved for redundant and non-redundant robots usingevolutionary-based algorithms. However, despite the flexibility and accuracy of thedirect search approach of evolutionary algorithms, these algorithms are not suitablefor most robot applications given their low convergence speed rate and the highcomputational cost of their population-based approach. In this thesis, we proposea memetic variant of the Differential Evolution (DE) algorithm to increase its convergencespeed on the kinematics inversion problem of articulated robot systems.With the aim to yield an efficient trade-off between exploration and exploitation ofthe search space, the memetic approach combines the global search scheme of thestandard DE with an independent local search mechanisms, called discarding. Theproposed scheme is tested on a simulation environment for different benchmarkserial robot manipulators and anthropomorphic robot hands. Results show that thememetic differential evolution is able to find solutions with high accuracy in lessgenerations than the original DE. -----------------------------------------------------------
AB La cinemática inversa de los robots manipuladores se refiere al problema de calcularlas coordenadas articulares del robot a partir de coordenadas conocidas de posicióny orientación de su extremo libre. Para evitar la inestabilidad numérica de los métodosbasados en la inversa de la matriz Jacobiana en la vecindad de configuracionessingulares, el problema de cinemática inversa es definido en el espacio de configuracionesdel robot manipulador como un problema de optimización con restricciones.Este problema de optimización ha sido previamente resuelto con métodosevolutivos para robots manipuladores, redundantes y no redundantes, obteniéndosebuenos resultados; sin embargo, estos métodos exhiben una baja velocidadde convergencia no adecuada para aplicaciones robóticas. Para incrementar la velocidadde convergencia de estos algoritmos, se propone un método memético deevolución differencial. El enfoque de búsqueda directa propuesto combina el esquemaestándar de evolución diferencial con un mecanismo independiente de refinamientolocal, llamado discarding o descarte. El desempeño del método propuestoes evaluado en un entorno de simulación para diferentes robot manipuladores ymanos robóticas antropomórficas. Los resultados obtenidos muestran una importantemejora en precisión y velocidad de convergencia en comparación del métodoDE original.
YR 2014
FD 2014
LK https://hdl.handle.net/10016/19900
UL https://hdl.handle.net/10016/19900
LA eng
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RD 9 may. 2024