[發(fā)明專利]一種基于集合優(yōu)化的空間操作規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710224820.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN106990712B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱戰(zhàn)霞;趙素平;唐必偉;靖颯;張紅文;袁建平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐文權(quán)<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.一種基于集合優(yōu)化的空間操作規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立與操作空間中末端執(zhí)行器位姿向量對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角向量集合；

S2、建立關(guān)節(jié)角向量集合的偏序關(guān)系，所述關(guān)節(jié)角向量集合的偏序關(guān)系為：

其中，q^*(t)為t時(shí)刻與末端執(zhí)行器位姿對(duì)應(yīng)的最優(yōu)關(guān)節(jié)角向量，t_f為終止時(shí)間；

S3、利用粒子群優(yōu)化算法在無限個(gè)包含無限組關(guān)節(jié)角向量的集合中選擇與每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的最優(yōu)關(guān)節(jié)角向量，根據(jù)所述偏序關(guān)系，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)基于集合優(yōu)化的操作規(guī)劃進(jìn)行尋優(yōu)求解，具體為：

其中，V_i^m和分別表示第i個(gè)粒子在第m次迭代后的速度和位置，和分別表示第i個(gè)粒子在第m次迭代中的控制參數(shù)，P_i^m表示第i個(gè)粒子在第m次迭代后的最優(yōu)位置，g^m表示全體在第m次迭代后的全局最優(yōu)位置，所述粒子群優(yōu)化算法的步驟如下：

S31、初始化參數(shù)值，設(shè)定群體維數(shù)為7，群體個(gè)數(shù)為50，群體最大迭代次數(shù)為200，速度上限為3，控制參數(shù)ω范圍為[0.4,0.94]，控制參數(shù)c₁和c₂的范圍為[0.75,2.5]；

S32、更新控制參數(shù)，根據(jù)如下方程式對(duì)三個(gè)控制參數(shù)進(jìn)行更新：

其中，m_max最大迭代次數(shù)，c₁和c₂表示學(xué)習(xí)因子，i表示第i個(gè)粒子；

S33、根據(jù)所述偏序關(guān)系更新每個(gè)粒子的速度和位置；

S34、計(jì)算適應(yīng)度值；

S35、檢查適應(yīng)度值是否滿足終止條件，若滿足，則循環(huán)結(jié)束，否則轉(zhuǎn)S32。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集合優(yōu)化的空間操作規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S1中，所述關(guān)節(jié)角向量集合為：

F:X_EE→2^Q

其中，X_EE表示操作空間中的一點(diǎn)，Q表示與操作空間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角向量集合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于集合優(yōu)化的空間操作規(guī)劃方法，其特征在于，末端執(zhí)行器在操作空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)如下：

F(X_EE(t)):X_EE(t)→2^Q(t)

其中，X_EE(t)為末端執(zhí)行器在t時(shí)刻的位姿向量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集合優(yōu)化的空間操作規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S34中，計(jì)算末端執(zhí)行器實(shí)際路徑與期望路徑的位姿誤差及基座姿態(tài)模值，并與上一次迭代適應(yīng)度值進(jìn)行比較，選擇滿足所述偏序關(guān)系的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集合優(yōu)化的空間操作規(guī)劃方法，其特征在于，步驟S3中，保證末端執(zhí)行器按照指定路徑運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)漂浮基座的姿態(tài)擾動(dòng)最小。