[發明專利]一種抗噪聲干擾的冗余度機械臂路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201711147249.5
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN108015763B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張智軍;孔令東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

1.一種抗噪聲干擾的冗余度機械臂路徑規劃方法，其特征在于：所述方法包括：

1)根據實際冗余度機械臂參數指標建立時變二次規劃模型，并在時變二次規劃模型中引入冗余度機械臂運動規劃的性能指標；

2)使用拉格朗日乘數法，對時變二次規劃模型進行最優值優化，得到優化公式；

3)根據優化公式設計一個標準矩陣等式；

4)根據實際物理模型系統及標準矩陣等式，設計出系統的偏差函數方程；

5)根據偏差函數方程及冪型變參遞歸神經動力學方法建立一個含噪聲的冪型變參遞歸神經網絡模型，該模型輸出的網絡狀態解即為最優解。

2.根據權利要求1所述的一種抗噪聲干擾的冗余度機械臂路徑規劃方法，其特征在于：所述的根據實際冗余度機械臂參數指標建立時變二次規劃模型，并引入冗余度機械臂運動規劃的性能指標，具體包括：

將實際冗余度機械臂參數指標公式化、模型化，得到如下冗余度機械臂逆運動學方程表達式：

f(θ(t))＝r(t) (1)

其中θ(t)為冗余度機械臂的機械關節角度；r(t)為冗余度機械臂的期望末端軌跡；f(·)為表示冗余度機械臂關節角度的非線性方程；對方程兩端同時求導得到如下冗余度機械臂速度層上的逆運動學方程表達式：

其中為冗余度機械臂的雅克比矩陣，n表示機械臂自由度的數量，m表示機械臂末端軌跡的空間維數；分別為冗余度機械臂的關節角度和末端軌跡關于時間的導數；根據上述物理模型，可以建立如下的時變二次規劃模型：

subject to J(θ(t))x(t)＝B(t) (4)

其中Q(t)＝I(t)為單位矩陣；J(θ(t))為冗余度機械臂的雅克比矩陣；P(t)為性能指標系數向量；

引入冗余度機械臂的性能指標系數向量P(t)，其具體設計公式為：其中表示關節偏移響應系數，θ(t)、θ(0)分別表示冗余度機械臂運動過程中的關節狀態和初始關節狀態。

3.根據權利要求2所述的一種抗噪聲干擾的冗余度機械臂路徑規劃方法，其特征在于：所述使用拉格朗日乘數法，對時變二次規劃模型進行最優值優化，具體包括：

時變二次規劃模型：

subject to J(θ(t))x(t)＝B(t) (4)

為了獲取關于時變二次規劃問題的關于最優解及拉格朗日乘數的偏導數信息，對時變二次規劃問題(3)(4)使用拉格朗日乘數法可得到下式：

其中為拉格朗日乘數；由拉格朗日定理可知，如果和存在且連續，那么下式兩式成立，即

其中時變參數矩陣及向量Q(t)，P(t)，J(t)，B(t)由實際物理模型系統傳感器獲取信號及系統預期運行狀態信號所構成；時變參數矩陣及向量Q(t)，P(t)，J(θ(t))，B(t)，以及它們的時間導數是已知的或者能夠在一定精確度要求范圍內被估計出來；存在時變二次規劃問題(3)(4)關于最優解及關于拉格朗日乘數的偏導數信息，且可以使用拉格朗日乘數法將上述信息表示為優化公式(6)(7)。

4.根據權利要求3所述的一種抗噪聲干擾的冗余度機械臂路徑規劃方法，其特征在于：所述根據優化公式設計一個標準矩陣等式，具體包括：

優化公式：

根據優化公式(6)(7)可以設計出一個如下的關于時變二次規劃問題(3)(4)的標準矩陣等式：

W(t)Y(t)＝G(t) (8)

其中

時變系數矩陣和向量W(t)，Y(t)，G(t)在實數域上均連續且光滑。