I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n   ( I J RA )   Vo l.   5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 ,   p p .   190 ~ 198   I SS N:  2089 - 4856          190         J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RA   O pti m a l T ra ject o ry  P la n ning  of In dustria l Robo ts u sing   G eo desic       P ra dip   K u m a r  Sa hu 1 ,   A m it   J ena 2 ,  Cho w da ry   Su j a n 1 ,   B . B .   B is wa l 1 ,   K . C.   P a t i 2   1 De p a rt m e n t  o f   In d u str ial  De sig n ,   Na ti o n a l  I n stit u te o f   T e c h n o lo g y   Ro u rk e la,  In d ia   2 De p a rt m e n t  o f   M a th e m a ti c s ,   Na t io n a l  I n stit u te  o f   T e c h n o lo g y   Ro u rk e la,  In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   25 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   A u g   14 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A u g   31 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e r  i n ten d s   to   p r o p o se   a n   o p ti m a l  traje c to ry   p lan n in g   tec h n iq u e   u sin g   g e o d e sic   to   a c h iev e   sm o o th   a n d   a c c u ra te  traje c to ry   f o r  in d u str ial  ro b o ts.   G e o d e sic   is  a   d istan c e   m in im iz in g   c u rv e   b e tw e e n   a n y   t w o   p o in ts  o n   a   Rie m a n n ian   m a n if o ld .   A   Rie m a n n ian   m e t ric  h a s  b e e n   a ss ig n e d   to   t h e   w o rk sp a c e   b y   c o m b in in g   it s  p o si ti o n   a n d   o r ien tatio n   sp a c e   to g e th e r  in   o rd e r   to   a tt a in   g e o d e sic   c o n d it io n s  f o r  d e sire d   m o ti o n   o f   th e   e n d - e ff e c to r.   P re v io u sly ,   traje c to ry   h a s  b e e n   p lan n e d   b y   c o n sid e rin g   p o siti o n   a n d   o rien tati o n   s e p a ra tely .   Ho w e v e r,   p ra c ti c a ll y   we   c a n n o t  p lan   se p a ra tel y   b e c a u se   th e   m a n ip u lato r  jo i n ts  a re   in terlin k e d .   He re ,   traje c to r y   i s  p lan n e d   b y   c o m b in in g   p o siti o n   a n d   o rien tati o n   to g e th e r.   Ca rtes ian   traje c to ries   a re   sh o w n   b y   jo in t  traje c to ries   in   w h ich   jo i n t  v a ri a b les   a re   trea ted   a s  lo c a l  c o o r d in a tes   o f   p o siti o n   sp a c e   a n d   o rie n tat io n   s p a c e .   T h e n ,   th e   o b tai n e d   g e o d e sic   e q u a ti o n s  f o r  th e   w o rk sp a c e   a re   e v a lu a ted   f o r  in it ial  c o n d it io n s  o f   traje c to r y   a n d   re su lt s  a re   p lo tt e d .   T h e   e ff e c ti v e n e ss   o f   th e   g e o d e sic   m e th o d   v a l id a ted   th ro u g h   n u m e rica l  c o m p u tatio n s  c o n sid e rin g   a   Ka w a s a k i  RS 0 6 L   ro b o t   m o d e l.   T h e   si m u latio n   re su lt s  c o n f irm   th e   a c c u ra c y ,   s m o o th n e ss   a n d   th e   o p ti m a li ty   o f   th e   e n d - e f fe c to r  m o t io n .       K ey w o r d :   Geo d esic   R ie m an n ia n   m e tr ic     R o b o t  w o r k s p ac e   T r a j ec to r y   p lan n i n g       Co p y rig h t  ©   201 6   In s t it u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   P r ad ip   Ku m ar   Sa h u ,   Dep ar te m en t o f   I n d u s tr ial  Des ig n ,   Natio n al  I n s tit u te  o f   T ec h n o lo g y ,   R o u r k e la   7 6 9 0 0 8 ,   Od is h a,   I n d ia.   E m ail:  p r ad ip s ah u 2 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   R o b o ts   ar e  b ein g   ex ten s i v el y   o p er ated   in   in d u s tr ies  f o r   m at er ial  h a n d li n g ,   m ac h i n e  l o ad in g   o r   u n lo ad i n g ,   ass e m b l y ,   m ac h in i n g ,   p alletizi n g ,   w eld i n g   an d   p ain ti n g   etc.   to   ac h ie v e   h i g h   p r o d u ctiv it y   th r o u g h   au to m at io n .   T h e  au to m atio n   p r o ce s s   u s in g   i n d u s tr ial  r o b o ts   in   m an u f ac t u r in g   a n d   ass e m b l y   en v ir o n m e n t  i s   a   ch alle n g i n g   tas k   d u e  to   p r esen ce   o f   s ev er al  o b j ec ts .   So m e  ap p licatio n   ar ea s   n a m el y   m ac h in in g   a n d   p ain ti n g   etc.   n ee d s   th e  tr aj ec to r y   to   b e  th e  s h o r tes t,  s m o o t h   an d   p r e cise.  T h e  m ai n   p u r p o s e  is   to   o p er ate  r o b o t  en d - ef f ec to r   s u ch   t h at  its   m o v e m en t  is   s m o o t h ,   ac cu r ate  an d   co n tin u o u s   an d   f aster   al o n g   a  tr aj ec to r y   to   ac co m p li s h   an   i n te n d ed   task   p er s is te n tl y .   T h e  tr ad itio n al  w a y s   o f   f i n d i n g   a  p at h   o r   tr aj ec to r y   ar e  s i m p le  p r o ce s s es  li k e  C o n f i g u r atio n   Sp ac e  Ob s tacle   ( C SO)   a n d   Gen er ali ze d   Vo r o n o i  Diag r a m   ( GVD ) .   T h en   t h e  p o l y n o m ial  i n ter p o latio n   m et h o d   is   e m p lo y ed   as  tr aj ec to r y   p lan n i n g   m et h o d   f o r   m a n ip u lato r   an d   th e  in ter p o latio n   r ev o lv es  ar o u n d   th e  j o in t  s p ac e  w h ic h   ca n   al s o   b e   n a m ed   a s   t h e  C ar te s ia n   s p ac e.   C u r r e n tl y   t h is   r u d i m en tar y   tec h n i q u e  is   v a s tl y   b ein g   e m p lo y ed   f o r   m an ip u latio n   p r o ce s s .   Si n ce   th e y   co n s id er ed   th e  m an ip u lato r   j o in ts   as l in ea r l y   i n d ep en d en t,  t h i s   m et h o d   d o es  n o t  g i v e  a  clea r   v ie w   o f   m a n ip u la to r ‟ s   p o ten tial  p er f o r m an ce .   T h ese  m et h o d s   ar e  ess en tial l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Op tima l Tr a jecto r y  P la n n in g   o f I n d u s tr ia l R o b o ts   u s in g   Ge o d esic   ( P r a d ip   K u ma r   S a h u )       191   g r ap h ical  tec h n iq u e s   u s ed   f o r   o b s tacle   av o id an ce .   T h e  m i n i m u m   t i m e   cr iter io n   i.e .   s h o r test   p ath   f i n d in g s ,   p ath   ac cu r ac y ,   s m o o t h n ess   o f   tr aj ec to r y   ar e  n o t  w el l  d ef i n ed   b y   th e  tr ad itio n a l  m e th o d s   o f   tr aj ec to r y   p lan n i n g .   E ar lier   p lan n i n g   m eth o d s   ar e  p r o lo n g ed   p r o ce s s   o f   o p ti m izatio n   d u e  to   t h e  n atu r e  o f   p r o v id i n g   m u ltip le  s o l u tio n s   to   i n v er s e  k in e m at ics  p r o b le m s .   So m e  o f   t h e  alter n ati v e  s o l u tio n s   to   t h e  ab o v e - m e n tio n ed   p r o b lem s   ar e  n e u r al  n et w o r k   ap p r o ac h ,   p o ly n o m ial   a p p r o ac h ,   a n d   g e n etic   alg o r it h m   a n d   f if t h   o r d er   B - s p li n e   m et h o d s .   T h e  s p ec if ic  r ea s o n   to   i m p le m en t  g eo d esic  ap p r o ac h   as  a  t r aj ec to r y   p la n n i n g   m e th o d   is   i ts   in h er en t   o p tim izin g   c h ar ac ter is t ics,  w h ich   r ed u ce s   t h e  p r o ce s s   o f   o p ti m izat io n   c y cle  t i m e.   I t  is   a  co n v e n ien t  to o l  to   tr aj ec to r y   p lan n i n g .   Geo d esic   is   r o b u s t  i.e .   m i n i m a l  er r o r   t r aj ec to r y   ca n   b e  o b tain ed .   M o r eo v er ,   it  r esu lts   a   s h o r test ,   s m o o th   a n d   ac cu r ate  tr aj ec to r y .       2.   RE L AT E D  WO RK S   Ma n y   r esear ch er s   h a v e  w o r k e d   o n   d if f er en t   asp ec ts   an d   p o s s ib ilit y   o f   r o b o tic  m an ip u lato r   tr aj ec to r y   p lan n i n g   an d   o p ti m izatio n .   N in g   et  al.   [ 1 ]   an al y ze d   th e  d y n a m ic  m o v e m e n t  o f   p r i m it i v es  a n d   p r o p o s ed   a   n o v el  s c h e m e  f o r   g en er ati n g   tr aj ec to r y .   T h ey   co m p ar ed   th e  p o s itio n   co o r d in ates  an d   v elo cit y   at  s tar t  en d   p o in ts   o f   a  tr aj ec to r y   o b tain e d   f r o m   th eir   m e th o d   to   t h at   o f   t h e  m ea s u r ed   v a lu e s   a n d   f o u n d   it   to   b e  v er y   p r ec is e  an d   ac cu r ate.   Gasp ar etto   et  al.   [ 2 ]   g av e  s tr es s   u p o n   p lan n in g   a  s m o o th   t r aj ec to r y   f o r   r o b o t   m an ip u lato r s .   T h e y   m o d eled   an   o b j ec tiv e  f u n ct io n   i.e .   i m p l icitl y   d ep e n d e n t  u p o n   th e  i n te g r al  tak e n   o v er   t h e   s q u ar ed   j er k   as  w el l  as   to tal  ex ec u t io n   t i m e.   C h i u   [ 3 ]   d ev e lo p ed   A s ad a‟ s   i n er tia  el lip s o i d   an d   Yo s h ik a w a‟ s   m an ip u lab ilit y   ellip s o id .   T h ese  to o ls   to g eth er   r es u lt  a  p er f o r m a n ce   p ar a m eter   o f   v elo cit y   as  w el l  as  s ta tic   fo r ce .   B o r b o w   [ 4 ,   5 ]   tr aj ec to r y   p la n n in g   s t u d y   w as  b as ed   o n   o p ti m izi n g   ti m e   an d   later   o n   h e  a ls o   d em o n s tr ated   co n tr o l o f   h is   o p ti m ized   p ath - p lan n i n g   r esu l t.   E ld er s h a w   et   al.   [ 6 ]   u s ed   p o l y n o m ial   i n ter p o latio n   alo n g   w it h   g en e tic  al g o r ith m   w h ich   is   b ased   u p o n   t h e  n at u r al  s elec tio n   p r o ce d u r e  in   o r d er   to   tack le  th e  tr a j ec to r y   p lan n i n g   p r o b le m .   T ian   et  al  [ 7 ]   as  w ell  a s   Yu n   a n d   Xi  [ 8 ]   also   p er f o r m ed   th e  s a m e   tas k   b y   e m p lo y i n g   g e n etic   alg o r it h m .   T h is   m eth o d   w as  f u r th er   d ev elo p ed   b y   Z h a  [ 9 ,   1 0 ]   w h o   co m p ar ed   th e  tr aj e cto r y   to   a  r u led   s u r f ac e  a n d   in co r p o r ated   in ter p o latio n   u s i n g   B ez ier   cu r v es  b et w ee n   d i f f er e n t  p o s es.  A   n o v e l  s c h e m e  o f   t r aj ec to r y   p lan n i n g   w as  s u g g e s ted   b y   Olab i  et  al.   [ 1 1 ]   w h ic h   co n s id er ed   co n ti n u o u s   m ac h i n i n g .   A   p ar a m et r ic  s p ee d   in ter p o lato r   ca m e   in to   p ict u r e  w h ic h   r esu lt s   in   s m o o th   tr aj ec to r ies.  I n   o r d e r   to   ac h iev e  m o r e  ac cu r ac y   a  p lan n in g   s c h e m e  w it h   h ig h er   d eg r ee   p o ly n o m ia ls   w as  i n co r p o r ated   b y   B o r y g a  et   al.   [ 1 2 ] .   Mu l ti  d eg r ee   Sp li n es   w as   in tr o d u ce d   to   th is   t y p e   o f   p lan n i n g   m et h o d s   b y   L iu   et   al .   [ 1 3 ] .   Go u as m i  et  al.   [ 1 4 ]   im p le m en ted   d u al  q u a ter n io n   m e th o d   f o r   k in e m ati c   an al y s is   o f   r o b o t m a n ip u lato r .   Sh a h   et  al.   [ 1 5 ]   h av e  tak e n   f ee d   f o r w ar d   ANN  an d   tr ai n ed   th e  d ata  o b tain ed   f o r   a  3 - d o f   m a n ip u lato r   i n   MT AL A B   to o lb o x   to   s h o w   t h at   A NN   is   b est  m et h o d   to   f i n d   in v er s e  k i n e m atic   s o lu tio n .   J h a   et  al.   [ 1 6 ]   h a v e  p r o p o s ed   a  s tr u ctu r ed   ar tific ial  n e u r al  n et w o r k   ap p r o a ch   i.e .   m u l ti - l a y e r e d   p e rc e p tro n   n e u ra l   n e tw o rk   ( M L PN N)   to   s o lv e   in v er s e  k i n e m a tics   p r o b le m   b y   co n s id er in g   4 - d o f   S C AR A  m an ip u lato r .     W h en   t h e  m o tio n   ac tu a ll y   i s   p er f o r m ed   i n   t h e  j o in t  s p ac e  b y   t h e  e n d - e f f ec to r   th r o u g h   i n ter p o latin g   s eq u en ce   o f   v ia  p o in t s ,   it  i s   n o t  ea s il y   p r ed ictab le.   T h e  n o n li n ea r it y   o f   t h e  i n v er s e  k in e m ati cs  m a y   i n d icate   a n   u n e v e n   j o in t  m o tio n   i n   j o in t  s p ac e  in   o r d er   to   ac h iev e  a   s m o o th   m o tio n   in   C ar tes ian   s p ac e,   w h en   d at a   o b tain ed   f r o m   i n ter p o latio n   s ch e m e   ar e  m ap p ed   in to   j o in t  s p ac e.   Su b s eq u en tl y ,   a n   u n e v en   an d   i n ac cu r ate   m o tio n   i n   t h e  C ar tesi a n   s p ac e   co u l d   b e  ac q u ir ed .   R o d n a y   et   al.   [ 1 7 ]   an al y ze d   th e  d y n a m i c  ch ar ac ter is tic s   o f   2 DOFs   r o b o t  in   3 D  s p ac e.   T h e y   s i g n i f ied   tr aj ec to r ies  b y   all o w i n g   th e  m a n ip u la to r   to   p er f o r m   f r ee   m o v e m en t   b y   i n tr o d u ci n g   g eo d esics   o n   t h e  d y n a m ic  s u r f ac e.   Z ef r a n   e t  al.   [ 1 8 ]   to o k   a  L ie  g r o u p   ap p r o ac h   to   g en er ate  tr aj ec to r ies  r esu ltin g   f r o m   n o n lin ea r   m o tio n .   T h ey   c h o s e  L ie   g r o u p   an d   co n s eq u e n tl y   d e f i n ed   a  lef t  in v ar ia n t  R ie m an n ia n   m etr ic  o n   it  to   g e n er ate  s m o o t h   tr a j ec to r ies.  Selig   et  al.   [ 1 9 ]   s teer ed   th e  r o b o t m an ip u lato r s   alo n g   h elica l   tr aj ec to r ies  b y   r o b o tic  co n tr o l  an d   tr aj ec to r y   p la n n i n g .   T h e y   u s ed   a  L ie   g r o u p   m et h o d   w h ich   m ad e   th e   p lan n i n g   co m p le x ,   ab s tr ac t,   a n d   n o t   ea s y   to   p u t  i n t o   r ea l  p r ac tice.   C h e n   et   al.   [ 20 ]   h a v e  d e m o n s tr ated   t h e  ef f ec tiv e n e s s   o f   g eo d esic  p la n n i n g   b y   co n d u cti n g   s i m u lat io n   ex p er i m en t s .   T h e y   s p ec i f ied   a  R ie m a n n ian   m etr ic  f o r   ea ch   o f   th e  p o s itio n   s p ac e  an d   o r ien tatio n   s p ac e  s ep ar ately   to   ac co m p lis h   th e  g e o d esic  m o tio n .   T h e   g eo d esic  eq u alitie s   ar e  s o lv ed   n u m er icall y   an d   t h e  r esu lts   ar e  u s ed   to   m an ip u late  t h e  r o b o t .   Sin ce   th e  li n k s   o f   th e  r o b o t  m an ip u lato r   ar e  in te r lin k ed ,   w e  ca n ‟ t  p lan   tr aj ec to r ies  s ep ar atel y   f o r   ea ch   s p ac e.   I n   o r d er   to   g et  a  s h o r test   an d   ac c u r ate  p at h   w h i le  k ee p i n g   t h e  k in e tic   e n er g y   in v ar ia n t,  Z h a n g   et  al.   [ 2 1 ]   ch o s e  th e   p ar a m eter s   as  ar c  le n g th   an d   k i n etic  e n er g y   an d   co n s tr u cted   R ie m a n n i an   m etr ic  ac co r d in g l y .   B u t   h i s   m eth o d   h ad   s o m e   s h o r tco m i n g s   w h ich   d ec r ea s e d   th e  cr ed ib ilit y   o f   th a t  m et h o d .   T h e  au th o r s   d id   n o t  tak e  m o r e  t h a n   3   DOFs   r o b o t to   p lan   tr aj ec to r ies an d   also   n o t ta ck led   t h e  o r ien tatio n   p r o b lem .   I n   p r ev io u s   w o r k s   th e  a u th o r s   d id   co n s id er   th e  u s e  o f   g e o d esic,  b u t  th e y   p r o p o s e  th e  tr aj ec to r y   p lan n i n g   s ep ar atel y   f o r   p o s itio n   an d   o r ien tatio n .   P r ac ticall y   th e  r o b o t  c o n s is t s   o f   th e  p o s it io n   an d   o r ien tatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 :   1 9 0   –   1 9 8       192   j o in ts   o n   a  s in g le  ar m .   T h er ef o r e,   th e  tr aj ec to r ies  n ee d   to   b e  d eter m in ed   b y   co n s id er i n g   t h e  co m b i n atio n   o f   p o s itio n   an d   o r ien tatio n   j o in t s   in   an   i n te g r ated   m a n n er .   I n   o r d er   to   o u tr u n   t h e  ab o v e m e n tio n ed   d r a w b ac k s ,   th is   p a p er   p r esen ts   a  g eo d esic   tr aj ec to r y   p lan n i n g   m eth o d   b y   co m b i n in g   t h e  p o s itio n   a n d   o r ien tatio n   o f   j o in t.   Geo d esic  is   in tr i n s ic  i n   n at u r e   an d   h as  n o   r elatio n   w i th   t h e  co o r d in ates.  Un li k e  th e  p o l y n o m ial  m et h o d   w h ic h   is   a  m er e  ap p r o x i m ati n g   in ter p o latio n   s ch e m e ,   th is   g eo d esic  m et h o d   p r o v id es  an   ex ac t  an d   ac cu r ate  s o lu tio n .   T h e  w o r k   v o lu m e  o f   en d - e f f ec to r   i.e .   p o s itio n   an d   o r ien tatio n   s p ac e  ar e  co m b in ed   to g eth er   to   d ef i n e  th e   R ie m an n ia n   m etr ic  to   attai n   g eo d esic  m o tio n s .   Fir s t,  j o in t   v ar iab les   ar e  co n s id er ed   as  l o ca l  co o r d in ates  o f   p o s itio n   an d   o r ien tatio n   s p ac e.   T h en   g eo d esics   ar e  o b tain ed   f r o m   m ath e m atica l  f o r m u latio n   f o llo w ed   b y   o b tain in g   j o in t  tr aj ec to r ies  a n d   ch ar ac ter izin g   C ar te s ian   t r aj ec to r ies  b y   j o in t  tr aj ec to r i es.  T h e  n atu r e  o f   g eo d esic  i m p licitl y   m a k e s   b o th   eq u i v ale n t   tr aj ec to r ies  ( C ar tesi a n   a n d   J o in t)   s m o o t h   an d   r elat iv el y   less   er r o n eo u s .   T h is   m et h o d   i m p li citl y   f ilter s   m u ltip le  s o l u tio n s   r esu lti n g   f r o m   i n v er s e  k i n e m a tics   an d   r esu lts   t h e   o p tim a l o n e.       3.   M AT H E M AT I CAL M O DE L L I N G   USI NG   G E O DE SI C   F O R  SH O RT E S T   P AT H   T h e  s h o r test   p ath   co n n ec ti n g   an y   t w o   p o in t s   o n   a  R ie m a n n i an   m a n i f o ld   alo n g   i ts el f   is   ca l led   as  th e   g eo d esic.  I t  h as  a n o th er   p r o p e r t y   th at  v elo cit y   alo n g   th is   g e o d esic  cu r v e  r e m ai n s   i n v ar ian t.  T h e  b ac k g r o u n d   o f   g eo d esic h a s   b ee n   d is c u s s e d   in   b r ief   in   t h e  later   s ec tio n .   3 . 1 .   R iema n n ia n   Ma n ifo ld   A   m a n i f o ld   „ M n ‟   is   d escr ib e d   as  a  Ha u s d r o f f   to p o lo g ical   s p ac e  f o r   w h ic h   an y   p o in t  „ p ‟   h as   a  n eig h b o r h o o d   U  ⊂ M n   h o m o m o r p h ic  to   an   o p en   s u b s et  o f   t h e   E u clid ian   s p ac e  „ R n ‟ .   I f   w e  d e f i n e  a  f u n ct io n :     Ф:   U  →   Ф   ( U)   ⊂   R n                 ( 1 )     A   R ie m a n n ia n   m a n i f o ld   is   d ef in ed   b y   ( M n ,   g ) ,   w h er e  „ M n ‟   i s   a n   n - d i m e n s io n al  d i f f er en tiab le   m an if o ld   an d   „ g ‟   is   a  R ie m an n ia n   m etr ic.   E v er y   R ie m a n n ia n   m etr ic  h a s   a  u n iq u e  p r o p er ty   th at  it  is   s y m m etr ic,   p o s iti v e  d e f in ite  q u ad r atic  f o r m .   B asicall y   d i s ta n ce   alo n g   th e   m a n i f o ld   i s   r eg ar d ed   as  th e  m etr ic.   I n   an y   n ei g h b o r h o o d   U  o f   a   p o in t  in   m a n i f o ld   w e  d ef in e   l o ca l  co - o r d in ates  ( ϴ 1 ,   ϴ 2,   ϴ 3, …. . ,   ϴ n ) ,   th e n   t h e  m etr ic  ca n   b e  w r itte n   as:           ∑                                              ( 2 )     w h er e,                                        I f   w e  tak e  a   cu r v e  o n   a  R ie m a n n ia n   m an if o ld :                                       ( 3 )     th en ,   it s   ta n g e n t  v ec to r   ca n   b e  d ef in ed   b y :           ∑                                         ( 4 )     Geo d esic is d escr ib ed   as  th e   s h o r test   p at h   alo n g   t h e  R ie m a n n ian   m an i f o ld   co n n ec ti n g   an y   t w o   p o in ts   b elo n g i n g   to   it.  Hen ce ,   i f   a r c  len g t h   is   co n s id er ed   as  a  v ar iab le  an d   tak en   as  t h e  co v ar ian t  d er iv ati v e  o f   eq u atio n   ( 4 )   an d   m ak e s   it z er o   th en   eq u a tio n   ( 4 )   m ak e s   o u t t h e  g eo d esic e q u at io n   ( 5 ) ,   i.e .                                                                   ( 5 )     w h er e,              is   th e  C h r i s to f f el  s y m b o l a n d   is   d ef in ed   b y :                                                                                      ( 6 )     W h er e ,          is   a  g en er al  ele m en t  o f   in v er s e  m atr ix   o f   R ie m a n n i an   m etr ic  co e f f icien t  m atr i x .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Op tima l Tr a jecto r y  P la n n in g   o f I n d u s tr ia l R o b o ts   u s in g   Ge o d esic   ( P r a d ip   K u ma r   S a h u )       193     4.   G E O D E S I C  AP P RO ACH   F O R  T RAJ E C T O RY  P L AN NIN G   T h e  lin k   f r a m e s   o f   r o b o t  m a n ip u lato r s   h a v e   b ee n   a ttach ed   an d   t h e   co r r esp o n d in g   li n k   p ar am eter s   h av e   b ee n   f o u n d   o u t   f r o m   t h e   D - H   r ep r esen tatio n   o f   th e   li n k   f r a m e s .   T h e  g e n er al  tr a n s f o r m atio n   m atr ix   i - 1  T i   f o r   a  s in g le  li n k   ca n   b e  d ef in e d   as f o llo w s :       i - 1  T i   =  [                                                                                                                                                       ]         ( 7 )     W h er e ,   s θ i  =  s in θ i , c θ i  =   co s θ i,   θ i  is   th e  i th   j o in t r o tatio n   an g le,     sα i  =   s i n α i,   cα i  =   co s α i,   α i    is   t w i s t   an g le,   a i  is   len g th   o f   lin k ,   d i  is   o f f s et  d is tan ce   at  j o in t   i.   T h e  f o r w ar d   k i n e m atics   o f   th e  e n d - e f f ec to r   w it h   r e s p ec t  to   t h e  b ase   f r a m e  is   d eter m i n ed   b y   m u ltip l y in g   all  o f   t h e  i - 1  T i   m at r ices o f   lin k   f r a m e s .       base T   end - effector  =  0  T 1 *   1 T 2 *   2 T 3 …… n - 1 T n             ( 8 )       Ass u m in g   t h e  f i n al  tr a n s f o r m a tio n ,   th e  T   m atr ix   o f   a  r o b o t e n d - e f f ec to r   as:        T   =  (         )   =  (                                                         )               ( 9 )       W h er e ,   R   an d   P   r ep r esen t th e  o r ien tatio n   ( n ,   o ,   a)   an d   p o s itio n   (                 ) o f   th e  en d - ef f ec to r   r esp ec tiv el y .   B y   co m b in in g   to g et h er ,   R   a n d   P   as  o r ien tatio n   s p ac e  a n d   p o s itio n   s p ac e  r esp ec ti v el y ,   a   R i e m an n ia n   m etr ic  f o r   t h e  w o r k s p ac e  ca n   b e  co n s tr u cted   f o r   th e  T   m atr i x .     4 . 1 .   Select io n o f   L o ca l C o o rdina t es    I n   o r d er   to   o b tain   a  s o lu tio n   t o   th e  in v er s e  k in e m atic  p r o b le m   o f   th e  r o b o t  m a n ip u la to r ,   an   ex p licit   s ch e m e  s h o u ld   b e  m o d eled   to   in ter - r ela te  j o in t sp ac e  a n d   C a r tesi an   s p ac e.   I f   a ll j o in t  v ar ia b les ar e  ch o s e n   a s   a   co o r d in ate  s y s te m   o f   C ar te s ia n   s p ac e,   th en   b o th   t h e  s p ac es  ca n   b e  ea s il y   i n ter - r elate d .   Ho w e v er   th i s   p r o ce s s   h as  s o m e  s h o r tco m in g s .   I f   t h e   j o in t  s p ac e  is   to   b e  m ap p ed   to   C ar tesi a n   s p ac e,   t h en   f o r w ar d   k in e m atic s   h as  to   b e  u s ed .   T h e  in ten tio n   is   to   m ap   C ar tesi an   s p ac e  to   j o in t  s p ac e.   Mu ltip le  s o l u tio n s   m a y   b e  o b tain ed   in s tead   o f   a  s in g le  s o lu tio n .   He n ce ,   j o in t  v ar iab les  s h o u ld   b e  tr ea ted   as  lo ca l  co o r d in ates  in s tead   o f   g en er al  co o r d in ates  to   tack le  esp ec iall y   th e  i n v er s e   k in e m atic s   p r o b lem s .   4 . 2 .   Appl ica t io n o f   G eo des ic  f o r  t ra j ec t o r y   pla nn ing   C o n s id er in g   a n   E u c lid ea n   s p ac e  w it h   d is ta n ce   m etr ic,   th e   g eo d esic  b ec o m e s   a  s tr ai g h t   lin e.   A s   E u clid ea n   s p ac e  i s   ta k en   to   b e  th e  p o s i tio n   s p ac e,   h e n ce   a   R ie m a n n ia n   m etr ic   h a s   b ee n   tak e n   a s   d is ta n c e   m etr ic.   T h e  R ie m a n n ia n   m etr i c  is   g i v en   b y :                                                               ( 1 0 )     w h er e,        is   th e  d er iv ativ e  o f   th e  p o s itio n   v ec to r                               an d   ,  ,   an d   ar e  th e  d er iv ativ es  o f   th e  o r ien tatio n   v ec to r ,                           ,                            ,                              r esp ec tiv el y .   A   f lo w   c h ar t  o f   th e  r o b o tic  m an ip u lato r   tr aj ec to r y   p lan n i n g   u s in g   g eo d esic  m et h o d   is   r ep r esen ted   in   Fig u r e   1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 :   1 9 0   –   1 9 8       194   4 . 1 .   Rie m a nn ia n M et ric  Select io n P ro ce du re   T h e  m ai n   id ea   o f   g eo d esic  m et h o d   is   to   ass ig n   a n   ap p r o p r iate  m etr ic  f o r   ch o s e n   tr aj e cto r y .   T h e  m etr ic  s h o u ld   b e  s y m m etr ic,   p o s itiv e  d e f i n ite  q u ad r atic  f o r m   an d   it  h a s   to   b e  a  r ep r esen tati o n   o f   d is ta n ce   a n d   o th er   v ar iab les  w h ich   r elate s   t o   th e  p r ef er r ed   m o t io n s .     T h e  g en er al  f o r m   o f   R ie m a n n i an   m etr ic,   „ g ‟   ca n   b e  d ef in ed   a s :                                               (                                   )                   ( 1 1 )     Her e,   G=                  is   th e  co ef f icie n t  m atr i x   co n f o r m i n g   to       an d   i   (   =   1 .   .   . )  ar e   j o in t  p o s itio n s   w h ic h   ca n   b e  lin ea r   o r   an g u la r .   A f ter   k n o w i n g   co e f f ic ien t  m atr i x   ,   w e  ca n   co m p u te  t h e   C h r is to f f el  s y m b o ls            b y   eq u at io n   ( 6 ) .   T h e  g eo d esi c  eq u atio n s   ar e  o b tain ed   in   t h e  f o r m   as  g iv e n   i n   eq u atio n   ( 5 ) .   R eg ar d in g   t h e  R ie m an n ia n   m etr ic,   a  s et  o f   g eo d esic  eq u atio n s   in   t h e  f o r m   o f   eq u atio n   ( 5 )   i.e .   s im u lt an eo u s   d i f f er en tia l   eq u atio n s   ar e  e s tab lis h ed   f o r   t h e  g i v e n   i n itial  co n d itio n s .   T h e  s o lu tio n s   to   s i m u lta n eo u s   d if f er en tial  eq u atio n s   p r o v id e  th e  j o in t tr aj ec to r ies f o r   th e  d esire d   m o tio n .       4 . 1 .   M a t he m a t ica l F o r m u la t io n a nd   Nu m er ica l C o m p uta t io n f o r  RS0 6 L   Ro bo t   Ka w a s ak i  R S0 6 L   r o b o t  h as  b ee n   co n s id er ed   to   d em o n s tr ate  t h e  en tire   tr aj ec to r y   p la n n i n g   p r o ce s s   b y   th e  h elp   o f   g eo d esic.   T h e  Kaw a s ak i  R S0 6 L   r o b o t  an d   its   lin k   d ia g r a m   ar e  s h o w n   i n   th e   Fig   2   ( a)   an d   ( b )   r esp ec tiv el y .   T h e  o b tain ed   li n k   p ar a m eter s   f r o m   t h e   D - H  r ep r esen tatio n   o f   t h e  r o b o t  m a n ip u la to r   ar e  tab u lated   in   T ab le  1 .   T h e  ca lc u lated   f i n al  tr an s f o r m atio n   m a tr ix ,     o f   th e  r o b o t  en d - ef f ec t o r   is   w ith   t h e  f o r m   as  eq u atio n   ( 9 ) ,    w h er e ,             [                                               ]                                             [                                               ]                                                                                                       [                                                 ]                                               [                                                 ]                                                                                                                                                                                                                                                                           Fig u r e   1 .   Flo w c h ar t s h o w in g   t h e  s eq u e n tial p r o ce s s   o f   m a n i p u lato r   tr aj ec to r y   p lan n i n g   b y   g eo d esic  m et h o d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Op tima l Tr a jecto r y  P la n n in g   o f I n d u s tr ia l R o b o ts   u s in g   Ge o d esic   ( P r a d ip   K u ma r   S a h u )       195           2 ( a)   2 ( b )   Fig u r e   2a .   Ka w a s ak i  R S0 6 L   r o b o t m o d el  an d     Fig u r e   2 b .   lin k   d iag r a m   o f   R S 0 6 L   [ Ka w a s ak i  R o b o tics   P v t.  L td . ]                                                                                                                                                 T a b le  1 .   L in k   p ar a m e ter s   o f   Ka w asa k i R S0 6 L   r o b o t                 I n   o r d er   to   en s u r e  th e  p o s itio n   o f   th e  en d - e f f ec to r ,   th e  j o in t  v ar iab les  n ee d   to   b e  m an a g e d .   Fo r   th e   lin ea r   m o tio n   o f   „ P ‟ ,   ev al u ati o n   a  R ie m an n ia n   m etr ic   w ill   b e  d o n e  f o r   t h e  e n d - e f f ec to r   p o s itio n   as   w ell   as   o r ien tatio n .   T h en   b y   g en er ati n g   t h e  C h r is to f f el  s y m b o l s   f r o m   t h e  R ie m a n n ian   m etr ic,   th e  g eo d esic s   ar e   co m p u ted .   T h e  R ie m a n n ian   m etr ic  ca n   b e  d escr ib ed   b y :                                                                                                 (                                           )                 ( 1 2 )     W h er e ,  G=                  is   th e  co ef f icie n t  m atr i x   co n f o r m i n g   to   „ g ‟ .           (      )       = (                                                                                                                                                    | |                                             )               ( 1 3 )   i   α i - 1   a i - 1   d i   θ i   P ar am eter   v al u e   1   0   0   0   θ 1   a 2 =6 5 0 m m   2   90   0   0   θ 2   d 4 =9 0 0 m m   3   0   a 2   0   θ 3     4   - 90   0   d 4   θ 4     5   90   0   0   θ 5     6   90   0   0   θ 6     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 :   1 9 0   –   1 9 8       196   T h e  g eo d esic,  co n f o r m i n g   to   ab o v e  m etr ic   is   co m p u ted   b y   th e   eq u atio n   ( 5 )   an d   ( 6 ) .   T h e  g eo d esi c   eq u atio n   ( 5 )   r eg ar d in g   to   t h e  R ie m an n ia n   m etr ic  „ g ‟   is   a  s ec o n d - o r d er   d if f er en t ial  e q u atio n   g r o u p .  T h e  g eo d esic is so lel y   d eter m i n ed   b y   g i v en   i n itia l c o n d itio n s   o r   b o u n d ar y   co n d itio n s .   C o n s id er in g   t h e  li n ea r   m o m e n t  o f   en d - e f f ec to r   th a t  is   s teer ed   f r o m   a n   in i tial  p o in t  to   a  f in al  p o in t,   th e  co o r d in ates o f   en d   p o i n ts   i n   C ar te s ia n   s p ac e  a n d   j o in t sp ac e  ar e  g iv e n   i n   T ab le  2   an d   T ab le  3   r esp ec tiv el y .   T h e  r o b o t  ac co m p lis h es  a  l i n ea r   m o tio n   ac co r d in g   to   t h e   p lan n ed   g eo d esic.  T h e  tr aj ec to r ies  o f   th e  e n d - ef f ec to r   w it h   it s   p o s itio n ,   v elo cit y ,   ac ce ler atio n ,   an d   j er k   o b tain e d   f r o m   t h e  g eo d esic  s o lu ti o n   ar e  p r esen ted   in   Fig   3   an d   Fig   4 .   T h e  tr a j ec to r ies  f o r   th e  o r ien tatio n   v ec to r   o f   th e  r o b o t  en d - ef f ec to r   ar e  r ep r esen ted   in   Fi g   5 .   T h e  j o in t  tr aj ec to r ies  o f   Ka w a s ak i  R S0 6 L   as  o b tain ed   f r o m   g eo d esic  m et h o d   ar e  r ep r esen ted   in   Fig   6 .   Fro m   th e  r es u lt s   as   p r esen ted   th r o u g h   f i g u r es,   it  ca n   b e  o b s er v ed   t h at   all   t h e  j o in t  tr aj ec to r ies  o f   th e  e n d - e f f ec to r   as   w ell  a s   p o s itio n ,   v e lo cit y ,   ac ce ler atio n   an d   j er k   p r o f iles   o f   j o in t  m o tio n   ar e  s m o o t h .       T ab le  2 .   C o o r d in ates o f   en d   p o in ts   i n   C ar tes ian   s p ac e       I n itial st a te  in   m m   ( t=0   s ec )   Fin al  s tate  i n   m m   ( t=5   s ec )   p   ( - 1 9 4 . 1 9 7 0 ,   - 1 1 9 6 . 2 5 4 2 ,   - 9 2 4 . 9 8 9 4 0 3 )   ( 3 0 4 . 7 0 0 6 ,   - 1 2 4 7 . 4 0 4 2 ,   - 8 3 1 . 7 3 2 9 7 )   n   ( - 8 . 3 1 7 3 2 9 7 ,   1 . 1 2 2 0 6 6 ,   - 0 . 2 0 9 4 0 3 )   ( - 0 . 6 6 4 9 3 7 ,   0 . 9 6 9 6 5 1 ,   - 0 . 2 9 7 3 5 )   o   ( 0 . 9 0 2 3 5 ,   0 . 6 8 2 0 1 ,   - 0 . 1 0 4 9 4 )   ( 0 . 7 3 9 5 7 ,   0 . 2 4 4 3 7 ,   - 0 . 1 3 3 9 4 )   a   ( - 0 . 0 0 4 5 7 ,   - 0 . 2 3 4 1 8 ,   - 0 . 9 7 2 1 8 )   ( 0 . 1 0 4 3 7 ,   - 0 . 3 0 8 9 7 ,   - 0 . 9 4 5 3 2 )       T ab le  3 .   C o o r d in ates o f   en d   p o in ts   i n   j o in t sp ac e   θ s   I n itial st a te  ( t=0   s ec )   in   r ad   Fin al  s tate  ( t=5   s ec )   in   r ad   θ 1   - 1 . 7 3 1 7 3   - 1 . 3 3 1 2 2   θ 2   - 0 . 4 3 8 1 6   - 0 . 3 8 4 8 8   θ 3   - 1 . 9 3 8 3 8   - 1 . 8 9 7 4 3   θ 4   0 . 0 6 5 1 4   0 . 0 5 5 6 7   θ 5   - 0 . 5 3 1 8 3   - 0 . 5 2 8 8 9   θ 6   - 0 . 6 5 8 2 5   - 0 . 5 5 2 7 9         5.   RE SU L T S O F   T H E   S I M UL AT I O N     T h e  m et h o d   p r o p o s ed   in   th is   p ap er   h as  b ee n   v er if ied   in   s i m u latio n s   f o r   th e  Ka w a s ak i  R S 0 6 L   r o b o t.   T h e  s i m u latio n   r es u lt s   co n f ir m   th e  ac c u r ac y ,   s m o o th n es s   an d   th e  o p ti m alit y   o f   t h e  e n d - e f f ec to r   m o tio n ,   w h ic h   ar e  r ep r esen ted   in   Fi g u r e   3   an d   Fig u r e   4   Si m ilar l y ,   th e  ac cu r ac y   a s   w ell  a s   s m o o th n ess   o f   e n d - e f f ec to r   o r ien tatio n   v ec to r   i s   r ep r esen ted   in   Fi g u r e   5   T h e  j o in t   tr aj ec to r ies  an d   th eir   d er i v ati v e s   ar e  f o u n d   to   b e   s m o o th ,   w h ic h   is   p r esen ted   in   Fig u r e   6 .   Hen ce   th e  m et h o d   ca n   b e  im p le m e n ted   f o r   s m o o t h   an d   ac cu r ate   tr aj ec to r y   p lan n i n g   f o r   en d - ef f ec to r s   an d   th e  r elev a n t j o in t tr aj ec to r ies o f   th e  r o b o t m an ip u l a to r s .       6.   CO NCLU SI O N  AND  F U T U RE   WO RK   An   o p ti m al  tr aj ec to r y   p lan n in g   w it h   s m o o t h   a n d   ac c u r ate  m o v e m e n t   f o r   r o b o t  m a n ip u lato r s   co m b i n i n g   b o th   p o s it io n   a n d   o r ien tatio n   s p ac e  b y   i m p le m e n ti n g   g eo d esic   m et h o d   is   p r es en ted   i n   t h is   p ap er .   T h e  k e y   in ten t   is   to   as s ig n   a n   ap p r o p r iate  m etr ic  to   ac q u i r e  t h e  n ec es s ar y   g eo d esic  m o tio n .   T h e  g eo d esic   eq u atio n s   ar e  s o lv ed   n u m er ic all y   b y   s i m u lta n eo u s   R u n g e - Ku tta  4 t h   s tep   m et h o d   an d   t h e  r esu lt s   ar e  u s ed   to   co n tr o l  th e  r o b o t.  Geo d esic  s im u latio n s   o f   t h e  r es u lts   u s in g   th e  Ka w a s ak i  R S0 6 L   r o b o t  ar e  p r esen ted .   T h e  p r e s en ce   o f   o b s tacle   in   g eo d esic  f o r m u lat io n   ex ten d s   t h e  p r o ce s s   o f   f i n d in g   g eo d esic  f r o m   i n itia l  p o in t  to   o b s tacle   an d   ag ai n   f r o m   o b s tacle   to   f in a l  tar g et  p o in t.  T h e  p r o p o s ed   m et h o d   w ill  h av e  a  h ig h   i m p ac t  o n   t h e   r o b o tic  w eld i n g   a n d   m ac h i n i n g   ap p licatio n ,   w h er e  th e  en d - ef f ec to r   h as  to   p er f o r m   a  s m o o t h   an d   ac cu r at e   m o tio n   in   lea s t  d u r atio n   co n s id er in g   t h e  tr u e n ess   o f   g eo d esic  m eth o d   to   o p tim izatio n ,   s m o o th n e s s   an d   ac cu r ac y .     T h e  m et h o d   co n ce r n s   to   r o b o ts   w it h   le s s   th a n   o r   eq u a l to   s ix   DOFs   an d   f o c u s es   ex cl u s iv e l y   o n   li n ea r   m o tio n s .   F u t u r e  w o r k   w ill   b e  f o cu s in g   o n   tr aj ec to r y   p la n n i n g   o f   co m p le x   r o b o ts   h a v in g   m o r e  th an   s i x   DOF s   w it h   d i f f er e n t t y p e s   o f   n o n - lin ea r   m o tio n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Op tima l Tr a jecto r y  P la n n in g   o f I n d u s tr ia l R o b o ts   u s in g   Ge o d esic   ( P r a d ip   K u ma r   S a h u )       197   RE F E R NCE S   [1 ]   K.  Nin g ,   e t  a l. ,   “ Ac c u ra te  p o siti o n   a n d   v e lo c it y   c o n tro l  f o r  traje c to ries   b a se d   o n   d y n a m ic  m o v e m e n t  p rim it iv e s” ,   IEE E  In tern a ti o n a l  Co n f e re n c e   o n   Ro b o ti c s  a n d   A u to m a ti o n   2 0 1 1 ,   ICCS ,   Ch in a ,   M a y   0 9 - 1 3 ,   2 0 1 1 ,   p p .   5 0 0 6 – 5 0 1 1 ,   2 0 1 1   [2 ]   A .   G a sp a re tt o ,   e t  a l. ,   “ A   n e w   m e th o d   f o r  sm o o t h   traje c to ry   p l a n n in g   o f   ro b o t  m a n ip u lat o rs” ,   M e c h a n ism   a n d   M a c h in e   T h e o ry ,   4 2 (4 ) ,   p p .   4 5 5 – 4 7 1 ,   2 0 0 7 .   [3 ]   S . L .   Ch iu ,   “ T a sk   c o m p a ti b il it y   o f  m a n ip u lato r  p o stu re s” ,   T h e   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  R o b o ti c s  Res e a rc h ,   7 ( 5 ),   p p .   13 – 2 1 ,   1 9 8 8 .   [4 ]   J.  Bo b ro w ,   “ Op ti m a l  ro b o t  p a th   p lan n i n g   u sin g   th e   m in i m u m - ti m e   c rit e rio n ” ,   IEE E  J o u rn a l  o f   Ro b o ti c s  a n d   Au to m a ti o n ,   4 (4 ),   p p .   4 4 3 – 4 4 9 ,   1 9 8 8 .   [5 ]   J.  Bo b r o w ,   e t  a l. ,   “ T ime   o p ti m a l  c o n tro l  o f   ro b o ti c   m a n ip u lato rs  a lo n g   sp e c if ied   p a th s” ,   T h e   I n ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f  R o b o ti c s R e se a rc h ,   4 (3 ),   p p .   3 – 1 7 ,   1 9 8 5 .   [6 ]   C.   El d e rsh a w ,   e t  a l. ,   “ Us in g   g e n e ti c   a lg o rit h m s  to   so lv e   th e   m o ti o n   p la n n i n g   p ro b lem ” ,   J o u rn a l  o f  Un ive rs a l   Co mp u ter   S c ien c e ,   6 ( 4 ),   p p .   4 2 2 – 4 3 2 ,   2 0 0 0 .   [7 ]   L . F .   T ian ,   e t  a l. ,   “ A n   e ff e c ti v e   r o b o t  traje c to ry   p lan n in g   m e th o d   u sin g   a   g e n e ti c   a lg o rit h m ” ,   M e c h a tro n ics ,   1 4 (5 ) ,   p p .   4 5 5 – 4 7 0 ,   2 0 0 3 .   [8 ]   W . M .   Yu n ,   e t  a l. ,   “ Op ti m u m   m o ti o n   p lan n in g   in   jo i n t  sp a c e   f o r   ro b o ts  u si n g   g e n e ti c   a lg o rit h m s ” ,   Ro b o ti c s  a n d   Au to n o m o u s  S y ste ms ,   3 (4 ) ,   p p .   3 7 3 – 3 9 3 ,   1 9 9 6 .   [9 ]   X . F .   Z h a ,   “ Op ti m a l  p o se   traje c to ry   p lan n in g   f o r  ro b o t  m a n ip u lat o rs” ,   M e c h a n ism  a n d   M a c h in e   T h e o ry ,   3 7 ( 1 ),   p p .   1 0 6 3 – 1 0 8 6 ,   2 0 0 2 .   [1 0 ]   X . F .   Z h a ,   e t   a l. ,   “ T ra jec to ry   c o - o rd i n a ti o n   p lan n in g   a n d   c o n tr o l   f o r  ro b o t   m a n ip u lato rs   in   a u t o m a ted   m a t e rial   h a n d l in g   a n d   p r o c e ss in g ” ,   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Ad v a n c e d   M a n u f a c tu re   T e c h n o lo g y ,   2 3 ( 1 1 / 1 2 ) ,   p p .   8 3 1 – 8 4 5 ,   2 0 0 4 .   [1 1 ]   A .   Ola b i,   e t  a l . ,   “ F e e d   ra te  p lan n in g   f o r  m a c h in in g   w it h   i n d u strial   six - a x is  ro b o ts” ,   Co n tro l  E n g i n e e rin g   Pra c ti c e ,  1 8 ( 5 ),   p p .   4 7 1 – 4 8 1 ,   2 0 1 0 .   [1 2 ]   M .   Bo ry g a ,   e t   a l. ,   “ P lan n i n g   o f   m a n ip u lat o r  m o ti o n   traje c to ry   w i th   h ig h e r - d e g re e   p o ly n o m i a ls  u s e ” ,   M e c h a n ism   a n d   M a c h i n e   T h e o ry ,  4 4 (7 ),   p p .   1 4 0 0 – 1 4 1 9 ,   2 0 0 9 .   [1 3 ]   H.  L iu ,   e t  a l. ,   “ T ime - o p ti m a l  a n d   Je rk - c o n ti n u o u s  T ra jec to r y   P la n n i n g   f o r  Ro b o t  M a n i p u lato rs  w it h   Kin e m a ti c   Co n stra in ts” ,   Ro b o t ics   a n d   Co m p u ter - In teg ra ted   M a n u f a c tu ri n g ,   2 9   (2 ) ,   p p .   3 0 9 – 3 1 7 ,   2 0 1 3 .   [1 4 ]   M .   G o u a s m i ,   e t  a l. ,   “ Ro b o t  K in e m a ti c s   Us in g   Du a l  Qu a tern io n s” ,   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f   Ro b o ti c s  a n d   Au to m a ti o n ,  1 (1 ),   p p .   1 3 - 3 0 ,   2 0 1 2 .   [1 5 ]   J.  S h a h ,   e t  a l . ,   “ Kin e m a ti c   A n a l y sis  o f   a   P lan e r  Ro b o t  Us i n g   A rti ficia l  Ne u ra l  Ne tw o rk ” ,   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   Ro b o ti c s a n d   Au t o ma ti o n ,  1 (3 ),   p p .   1 4 5 - 1 5 1 ,   2 0 1 2 .   [1 6 ]   P .   Jh a ,   e t  a l. ,   “ A   Ne u ra l  Ne t wo rk   A p p ro a c h   f o r  In v e rse   Kin e m a ti c   o f   a   S C A R A   M a n ip u lato r ” ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  R o b o ti c s a n d   Au t o ma ti o n ,  3 ( 1 ),   p p .   5 2 - 6 1 ,   2 0 1 4 .   [1 7 ]   G .   Ro d n a y ,   e t  a l. ,   “ Iso m e tri c   v isu a li z a ti o n   o f   c o n f ig u ra ti o n   s p a c e s  o f   t w o - d e g re e s - of - f re e d o m   m e c h a n is m s” ,   M e c h a n ism a n d   M a c h in e   T h e o ry ,   3 6 ( 4 ),   p p .   5 2 3 – 5 4 5 ,   2 0 0 1 .   [1 8 ]   M .   Zef ra n ,   e t  a l. ,   “ On   t h e   g e n e ra ti o n   o f   s m o o th   t h re e - d im e n sio n a l  rig id   b o d y   m o ti o n s” ,   IE EE   T ra n sa c ti o n s  o n   Ro b o ti c s a n d   Au t o ma ti o n ,   1 4 ( 4 ),   p p .   5 7 6 – 5 8 9 ,   1 9 9 8 .   [1 9 ]   Y.  Ch e n ,   a t  a l. ,   “ S m o o th   a n d   A c c u ra te  T ra je c to ry   P lan n i n g   fo r  In d u strial  Ro b o ts” ,   Ad v a n c e s   in   M e c h a n ica l   En g i n e e rin g ,   A rti c le ID  3 4 2 1 3 7 ,   2 0 1 4 .   [2 0 ]   J.M .   S e li g ,   e t  a l. ,   “ M a n i p u lati n g   r o b o ts  a lo n g   h e li c a l  traje c to ries ” ,   Ro b o ti c a ,   1 4 (3 ),   p p .   2 6 1 – 2 6 7 ,   1 9 9 6 .   [2 1 ]   L .   Zh a n g ,   e t  a l. ,   “ M a n ip u lato r  t ra jec to r y   p lan n i n g   u sin g   g e o d e s ic  m e th o d ” ,   Ro b o ti c   we l d in g ,   I n telli g e n c e   a n d   Au to m a ti o n ,   3 6 2 ,   L e c tu re   No tes   i n   Co n tro l   a n d   I n f o rm a ti o n   S c ien c e s ,   2 0 0 7 ,   p p .   5 1 7 - 5 2 8 ,   2 0 0 7 .     B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       P ra d ip   K u m a r  S a h u   g ra d u a ted   i n   M a n u f a c tu rin g   S c ien c e   a n d   E n g in e e rin g   in   th e   y e a r  2 0 1 1   f ro m   V S S UT ,   Bu rla,  In d ia .   He   h a s  c o m p lete d   M a ste rs  in   M e c h a n ica l  En g in e e rin g   w it h   S p e c ializa ti o n   in   P ro d u c ti o n   En g in e e rin g   in   2 0 1 4   f ro m   V S S UT ,   Bu rla,   In d ia.  Af ter  th a t,   h e   jo in e d   De p a rtme n t  o f   In d u strial   De sig n ,   N a ti o n a l  In stit u te  o f   T e c h n o lo g y ,   Ro u rk e la   a s   a   Re se a rc h   F e ll o w .   H is  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   r o b o ti c s,  m a n u f a c tu rin g   p ro c e ss e s   a n d   d e v e lo p m e n t  o f   o p ti m iza ti o n   to o l s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 :   1 9 0   –   1 9 8       198       Am it   Je n a   h a s p a ss e d   h is  In teg ra ted   M S c .   I n   M a t h e m a ti c s at NI T ,   Ro u rk e la,  In d ia.  His  re se a rc h   in tere st i n c lu d e s  d e v e lo p m e n t  o f   m a th e m a ti c a l  m o d e ls  f o r  o p ti m iza ti o n .       Ch o w d a ry   S u jan   h a s  c o m p lete d   h is  M a ste rs  in   I n d u strial   De sig n ,   Na ti o n a l  In st it u te  o f   T e c h n o lo g y ,   Ro u rk e la .   His  re se a rc h   in tere st  in c lu d e s  ro b o t ics   a n d   d e v e lo p m e n t  o f   Op ti m iza ti o n   to o ls.       Dr.  BB  Bi s w a l   g r a d u a te d   i n   M e c h a n i c a l   E n g i n e e ri n g   fr o m   UC E,  Bu rl a ,   In d i a   i n   1 9 8 5 .   Su b s e q u e n tl y   h e   c o m p l e te d   h i s   M .T e c h .  a n d   Ph .D.  fro m   J a d a v p u r  Uni v e r s i ty ,  Ko l k a ta .   He  w a s   i n   f a c u l ty   o f  M e c h a n i c a l   E n g i n e e ri n g   a t  UC E,  Bu r l a   fro m   1 9 8 6   t i l l   2 0 0 4   a n d   th e n  j o i n e d  Na ti o n a l  I n s t i tu t e  o f  T e c h n o l o g y ,  Rou rk e l a  a s  Pro fe s s o r a n d   c u rre n tl y  h e  i s   th e   Pro fe s s o r  a n d   Hea d   o f  Dep a rt m e n t  o f  In d u s tr i a l   De s i g n .  He  h a s   b e e n   a c ti v e l y   i n v o l v e d   i n   v a ri o u s   re s e a r c h   p ro j e c ts   a n d   p u b l i s h e d   m o re   th a n   9 0   p a p e rs   a t  Nat i o n a l   a n d   In t e rn a t i o n a l   l e v e l s ,  t h e   a re a s   o f  re s e a r c h   b e i n g   ro b o t i c s ,  a u t o m a ti o n ,   m a i n te n a n c e   e n g i n e e ri n g   a n d   i n d u s tri a l   o r g a n i z a t i o n .   He  w a s   a   v i s i ti n g   Pro f e s s o r  a t   M ST U ,  M o s c o w  a n d  a  v i s i t i n g   s c i e n ti s t  a t  G IST ,  So u th  K o re a       Dr.  KC  Pa ti   h a s   c o m p l e te d   h i s   Ph .D.  fr o m   D e l h i   Uni v e rs i ty   a n d   i s   n o w   a   Pro fe s s o r  i n   M a th e m a ti c s   a t  NIT ,  Rou rk e l a ,  In d i a .  His   a r e a   o f  r e s e a rc h   i n c l u d e s   L ie  A lg e b ra ,   Ka c   M o o d y   (S u p e r)  A lg e b ra .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.