[發(fā)明專利]基于多目標(biāo)粒子群算法的機(jī)械臂最小躍度軌跡優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410289512.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104020665A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高欣;王一帆;孫漢旭;杜明濤;賈慶軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/00
• 分類號(hào): G05B13/00
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 趙郁軍

1.基于多目標(biāo)粒子群算法的機(jī)械臂最小躍度軌跡優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在任務(wù)約束條件下，利用三次樣條插值函數(shù)生成三次樣條插值曲線，該三次樣條插值函數(shù)為：

Qji(t)=Q..ji(ti)6hi(ti+1-t)3+Q..ji(ti+1)6hi(t-ti)3+[qj,i+1hi-hiQ..ji(ti+1)6](t-ti)+[qj,ihi-hiQ..ji(ti)6](ti+1-t)i=1,...,n-1]]>

其中，Q_ji(t)為時(shí)間區(qū)間[t_i，t_i+1]上的三次樣條軌跡，為第i個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)處的加速度，q_ji為在起點(diǎn)及終點(diǎn)速度、加速度均為零的約束條件下第j個(gè)關(guān)節(jié)在第i個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)處的位置，h_i為相鄰路徑節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，t_i為第i個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)處的時(shí)刻值，t_i+1為第i+1個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)處的時(shí)刻值，n為包括起點(diǎn)、終點(diǎn)的路徑節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

2)根據(jù)生成的三次樣條插值曲線，確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中與之對(duì)應(yīng)的各關(guān)節(jié)最小躍度：

Fobj(h)j=Σi-1n-1|Q...ji(h,t)·hi|=Σi-1n-1|(αj,i+1-αj,i)hi·hi|=Σi-1n-1|αj,i+1-αj,i|(j=1,...,m)]]>

式中，F(xiàn)_obj(h)_j為第j個(gè)關(guān)節(jié)在給定時(shí)間向量h下的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值，是三次樣條插值曲線的躍度，m為機(jī)械臂的關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)，α_j，i為第j個(gè)關(guān)節(jié)在第i個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)處的加速度，n為包括起點(diǎn)、終點(diǎn)的路徑節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，h_i為相鄰路徑節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間間隔；

3)根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和任務(wù)約束條件，確定各關(guān)節(jié)的適應(yīng)度函數(shù)：

fitness(X)_j＝F_obj(h)_j+r₁G_v(h)_j+r₂G_a(h)_j+r₃G_j(h)_j+r₄G_t(h)_j

式中，fitness(X)_j為第j個(gè)關(guān)節(jié)在給定決策向量X下的適應(yīng)度函數(shù)值，r₁，…，r₄為懲罰系數(shù)，G_v，G_a，G_j，G_t分別為速度、加速度、躍度、時(shí)間約束條件下的懲罰項(xiàng)；

4)根據(jù)各關(guān)節(jié)的適應(yīng)度函數(shù)，利用多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法，得到優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的Pareto最優(yōu)解集。