[發明專利]一種具有抗噪特性的冗余度機械臂重復運動規劃方法

有效

• 申請號: 201611159120.1
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106737670B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 郭東生;晏來成;聶卓赟
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種具有抗噪特性的冗余度機械臂重復運動規劃方法，其特征在于，包括：

根據機械臂的雅可比矩陣等式，通過引入位置誤差反饋，設計具有抗噪特性的新型雅可比矩陣等式；

結合所需要優化的最小化性能指標，建立具有抗噪特性的重復運動規劃方案，所述的規劃方案受約束于新型雅可比矩陣等式、關節角度極限和關節速度極限；

將具有抗噪特性的重復運動規劃方案轉化為一個統一的二次型優化問題，并通過數值算法求解器對該優化問題進行求解；

下位機控制器根據二次型優化問題的求解結果，驅動機械臂使其完成給定的規劃任務；

具有抗噪特性的新型雅可比矩陣等式設計為：

其中，設計參數α>0，β>0，且兩者滿足α²>β；θ表示機械臂關節角度，表示機械臂關節速度，J(θ)表示機械臂的雅可比矩陣；e(t)表示機械臂的位置誤差且e(t)＝f(θ)-r_d，t表示時間，f表示一個非線性映射函數，r_d表示機械臂末端期望的運動軌跡；表示r_d的時間導數，τ表示積分變量；

具有抗噪特性的重復運動規劃方案設計為：

最小化

受約束于

其中，設計參數λ>0，θ(0)表示機械臂關節的初始狀態，上標^T表示矩陣或向量的轉置；等式約束對應于機械臂在速度層的運動軌跡；θ^±和分別表示關節角度極限和關節速度極限；

將具有抗噪特性的重復運動規劃方案轉化為一個統一的二次型優化問題，其性能指標為x^Tx/2+p^Tx，約束條件為Ax＝b，x^-≤x≤x⁺，其中，p＝λ(θ-θ(0))，A＝J(θ)，x^±表示x的上下限。

2.根據權利要求1所述的具有抗噪特性的冗余度機械臂重復運動規劃方法，其特征在于，通過數值算法求解器對二次型優化問題進行求解，具體為：將所述二次型優化問題進一步變換為分段線性投影方程，從而構造相應的數值算法求解器進行求解。