[發(fā)明專利]一種連續(xù)型機(jī)器人空間路徑跟蹤效果的評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310663907.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN103707298A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛國臣;高慶吉;胡丹丹;王力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;G05B23/00;G05D1/12
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

1.一種連續(xù)型機(jī)器人空間路徑跟蹤效果的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：其包括建立評(píng)價(jià)指標(biāo)階段和跟蹤計(jì)算階段；

（一）建立評(píng)價(jià)指標(biāo)階段

首先建立路徑跟蹤性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：最大誤差、平均誤差、響應(yīng)時(shí)間和控制精度；

（二）跟蹤計(jì)算階段

在蛇臂跟蹤路徑的步進(jìn)過程的每一步中，計(jì)算并記錄評(píng)價(jià)指標(biāo)所需要的各項(xiàng)參數(shù)，在跟蹤完成后，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的各項(xiàng)數(shù)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)型機(jī)器人空間路徑跟蹤效果的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：在建立評(píng)價(jià)指標(biāo)階段中，所述的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：

1.1)最大誤差

最大誤差是指連續(xù)型機(jī)器人蛇臂在對(duì)路徑跟蹤時(shí)蛇臂關(guān)節(jié)段與相應(yīng)路徑段的最大偏差距離；由于跟蹤路徑過程中只求解蛇臂末端關(guān)節(jié)段的關(guān)節(jié)段變量，其余關(guān)節(jié)段重復(fù)蛇臂末端關(guān)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)，故蛇臂基座每次步進(jìn)后，只需求解末端關(guān)節(jié)段與路徑的最大距離，這些最大距離中的最大值為最大誤差；路徑關(guān)節(jié)段數(shù)為n個(gè)，設(shè)最大距離為d_maxt(t=1,2,3,...,nw)，最大誤差為e_max；

1.2)平均誤差

平均誤差是指蛇臂末端關(guān)節(jié)段與路徑關(guān)節(jié)段的所有最大距離的平均值，用來衡量跟蹤過程中的平均偏差大小；設(shè)平均誤差為則

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1.3)響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間是指每次計(jì)算出蛇臂關(guān)節(jié)段變量所需的時(shí)間，用來衡量控制算法的快速性；

1.4)控制精度

控制精度是指完成路徑跟蹤后蛇臂末端點(diǎn)與路徑末端點(diǎn)的距離；路徑是由給定需要檢測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)后按照路徑規(guī)劃算法產(chǎn)生的，與路徑末端點(diǎn)的距離即是與目標(biāo)點(diǎn)的距離；控制精度是用來衡量到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的準(zhǔn)確程度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)型機(jī)器人空間路徑跟蹤效果的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述的跟蹤計(jì)算階段的具體操作過程包括按順序執(zhí)行的如下階段：

步驟一、建立蛇臂末端關(guān)節(jié)分點(diǎn)的S01階段：將蛇臂末端關(guān)節(jié)段均分為w份；

步驟二、求分點(diǎn)路徑坐標(biāo){B₀}的S02階段：求解分點(diǎn)在路徑坐標(biāo)系{B₀}中的坐標(biāo)，記作數(shù)組U(q)(q=1,2,...,w)；

步驟三、建立路徑分點(diǎn)數(shù)組{V_p,q}的S03階段：將路徑各關(guān)節(jié)段均分w份，分點(diǎn)構(gòu)成數(shù)組V(p,q)(p=1,2,...,n;q=1,2,...,w)；

步驟四、跟蹤一個(gè)路徑關(guān)節(jié)段的S04階段：蛇臂前進(jìn)一步，并完成跟蹤路徑的動(dòng)作；即：蛇臂末端關(guān)節(jié)段跟蹤路徑一個(gè)關(guān)節(jié)段，基座第j(0≤j≤w)次步進(jìn)；

步驟五、判斷是否為第一關(guān)節(jié)段的S05階段：判斷當(dāng)前蛇臂末端關(guān)節(jié)段的跟蹤對(duì)象是否為路徑的第一關(guān)節(jié)段，若判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入下一步S06階段，否則下一步進(jìn)入S07階段；

步驟六、求第一關(guān)節(jié)段分點(diǎn)距離的S06階段：確定跟蹤路徑第一關(guān)節(jié)段時(shí)的分點(diǎn)距離，分別計(jì)算數(shù)組U(q)中后j個(gè)點(diǎn)到數(shù)組V(1,q)中所有點(diǎn)的距離，取最小值作為蛇臂上的點(diǎn)到路徑的距離，這些距離值中的最大值為此次到路徑的最大距離d_maxt；

步驟七、求分點(diǎn)到路徑的距離的S07階段：跟蹤路徑第m關(guān)節(jié)段時(shí)(1<m≤n)，需要計(jì)算數(shù)組U(q)中每個(gè)點(diǎn)到數(shù)組V(m-1,q)和V(m,q)中所有點(diǎn)的距離，取最小值作為該點(diǎn)到路徑距離的近似值，近似認(rèn)為其最小值為該點(diǎn)到路徑的距離；

步驟八、計(jì)算最大距離值的S08階段：基座每次步進(jìn)后，求出上述距離，近似認(rèn)為距離最大值為末端關(guān)節(jié)段與路徑的最大距離d_maxt，

步驟九、記錄響應(yīng)時(shí)間的S09階段：響應(yīng)時(shí)間是指每次計(jì)算出蛇臂關(guān)節(jié)段變量所需的時(shí)間，用來衡量計(jì)算過程的快速性；

步驟十、判斷是否完成路徑跟蹤的S10階段：判斷當(dāng)前蛇臂末端是否達(dá)到路徑的末端，若判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入下一步S11階段，否則下一步重新進(jìn)入S04階段，繼續(xù)步進(jìn)跟蹤；

步驟十一、確定最大誤差值的S11階段：最大誤差為最大距離中的最大值；

最大誤差e_max為：

e_max=max{d_max1,d_max2,...,d_maxt}

步驟十二、確定平均誤差的S12階段：平均誤差是指蛇臂末端關(guān)節(jié)段與路徑關(guān)節(jié)段的所有最大距離的平均值，用來衡量跟蹤過程中的平均偏差大小；設(shè)平均誤差為則

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步驟十三、確定控制精度的S12階段：控制精度是指完成路徑跟蹤后蛇臂末端點(diǎn)與路徑末端點(diǎn)的距離；路徑是由給定需要檢測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)后按照路徑規(guī)劃方法產(chǎn)生的，與路徑末端點(diǎn)的距離即是與目標(biāo)點(diǎn)的距離；控制精度是用來衡量到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的準(zhǔn)確程度；本流程至此結(jié)束。