铝锭堆垛机作为铝锭铸造生产线的重要设备,已经成为铝锭生产中必不可少的装备之一,而路径规划是堆垛机控制中的一个重要模块,对堆垛机的运动特性和工作效率具有重大影响。因此,本文提出以最优轨迹为研究目标,以兰州理工大学研制的28t/h的铝锭堆垛机为研究对象,对其轨迹规划进行了优化研究。首先,机器人轨迹规划方法主要是利用多项式、抛物线、直线插补、三次样条插值法和圆弧插补等进行轨迹规划,通过对这些轨迹规划方法的对比研究,发现三次样条插值法不仅保留了分段低次插值多项式的各种优点,而且还提高了插值函数的光滑性等优点。所以,选择三次样条插值法规划铝锭堆垛机的运动轨迹,既可以可保证结点处的速度和加速度连续,也可以使其轨迹平滑,减小了堆垛机在运动过程中对机体的冲击和振动,大大提高了堆垛机的使用寿命。其次,本文对堆垛机结构进行运动分析,在此基础上进行轨迹规划。通过三次样条曲线进行堆垛机运行轨迹规划,建立垛层坐标系,利用穷举法求出了路径最短时抓取点的位置(Z=425mm)。利用三次样条公式的定义及结合Matalb工具箱,求出了从第一层到第十一层的运动轨迹方程,并用Matalb进行了仿真,得到了铝锭堆垛机的十一层铝锭堆垛的运动轨迹。最后,通过规划求解出的最短路径,以时间最优做为优化目标(第一层堆垛轨迹和第十一层堆垛轨迹为例),选用自适应遗传算法来求最优解。简单介绍了遗传算法的原理及实现步骤,根据优化目标确定了目标函数和适应度函数,最终来得到遗传算子。通过基于Matalb遗传算法程序,基于工业常用的三角函数速度曲线,最终得到了满足约束条件的三次样条曲线的运动轨迹,且运行时间比优化前减少了14.3%,并对其轨迹优化结果进行了仿真。