[發明專利]一種基于蟻群算法的空間機械臂末端器避障路徑規劃的方法

在審

• 申請號: 201410391192.3
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104199292A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張強;周東生;王蘭
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/10
• 代理公司: 大連創達專利代理事務所(普通合伙) 21237
• 代理人: 趙英杰

1.一種基于蟻群算法的空間機械臂末端器避障規劃的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：建立空間機械臂模型和環境模型；

步驟二：參數初始化；

步驟三：設計啟發式函數進行路徑搜索，并更新局部信息素；

啟發式函數為：

H(i,j,k)＝D(i,j,k)·S(i,j,k)·Q(i,j,k)??(1)

式(1)中，i、j和k分別表示劃分規劃空間ABCDEFGH時沿邊AB、邊AD和AE的劃分序號；

D(i,j,k)表示兩點間的距離，促使螞蟻向離它近的點移動，其表達式為：

D(i,j,k)＝sqrt[(x_a-x_b)²+(y_a-y_b)²+(z_a-z_b)²]??(2)

S(i,j,k)表示安全性因素，促使螞蟻選擇安全點，當選擇點不可達到時，其表達式為：S(i,j,k)＝0；

Q(i,j,k)為下一點到目標點的路徑長度，促使螞蟻選擇距離目標更近的點，表達式如下：

Q(i,j,k)＝sqrt[(x_b-x_d)²+(y_b-y_d)²+(z_b-z_d)²］??(3)

式(2)中，(x,y,z)表示規劃空間中的任意一點對應的坐標；a、b分別為當前點和下一個點；

式(3)中，b、d分別表示下一個點和目標點；

步驟四：將搜索到的路徑的適應度值進行比較進行路徑規劃，并進行全局信息素更新；

在進行路徑規劃時，取x軸為路徑規劃的主方向，將適應度函數定義為：

F(x,y,z)=Σi=1n1+(yi+1-yi)2+(zi+1-zi)2---(4)]]>

式(4)中，n為種群的個數，i表示當前點，i+1表示下一點；如果新路徑比已知最優路徑的長度短，則用新路徑替代原來的最優路徑；

步驟五：如果滿足迭代次數要求，則輸出最優的避障路徑。

2.根據權利要求1所述的基于改進的蟻群算法的空間機械臂末端器避障路徑規劃的方法，其特征在于：所述空間機械臂模型為跟據廣義雅可比矩陣對空間機械臂建立的運動學模型，所述環境模型是采用等分空間方法在三維空間中建立路徑規劃所需的網格點，并設計障礙物均為頂面和底面與XY面平行的不規則體。