[發明專利]一種表面改性機器人關節空間軌跡優化的方法

有效

• 申請號: 201810031479.3
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108393883B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 溫貽芳;楊揚;徐朋;丁琳
• 申請（專利權）人: 蘇州工業職業技術學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種表面改性機器人關節空間軌跡優化的方法，其特征在于，包括以下步驟；

S1：建立表面改性機器人模型；

S2：確定表面改性軌跡參數，

其中，所述表面改性軌跡參數包括表面改性的軌跡、表面改性的速度以及表面改性的時間長度；

S3：軌跡點采樣，

在所述表面改性的軌跡上等時間間隔選取參考點；

S4：根據選取的所述參考點進行逆運動學求解，得到所述表面改性機器人的關節加速度解的集合；

S5：根據所述表面改性機器人的關節加速度解的集合，使用遺傳算法求出所述機器人的關節加速度的最優解；

所述步驟S5包括，

S51：確認基因的編碼方式，

將所述關節加速度解的浮點數形式變為二進制形式，根據加速度約束以及所述表面改性機器人的性能約束得到所述表面改性機器人的各個關節的加速度值的允許范圍[a_i,b_i]，設相應的精度為k_i，根據下式確定所述遺傳算法中的基因中的所述各個關節對應的加速度二進制串的長度n_i，

其中，1≤i≤i_total，i為所述表面改性機器人的關節的編號，i_total為所述表面改性機器人的關節的總數；

所有關節的加速度組成變量所述變量對應的二進制串總的長度為一個染色體的長度，見下式：

所述變量對應的二進制串就構成了一個個體的完整染色體；

相應的解碼就是將上述過程反向操作；

其中，為編號為i的關節的加速度值；

S52：初始化種群，

對每個所述關節隨機選取相應允許范圍內的加速度值，然后對選取的每個所述關節的加速度值進行組合，形成多個個體樣本，組成種群，所述種群作為遺傳算法的訓練數據；

S53：分別對所述種群中的每個個體樣本以及經所述遺傳算法訓練之后得到的個體進行軌跡擬合，得到擬合曲線；

所述軌跡擬合的時間長度等于所述表面改性的時間長度；

選取若干不同時間點對應的擬合曲線上的特征點，通過運動學正解得到對應時間點的所述表面改性機器人的末端位姿；

其中，所述表面改性機器人的末端位姿由下式表示：

S54：建立適應度函數；

S55：仿真分析；

利用軟件進行仿真，研究所述遺傳算法的迭代次數、所述適應度函數之間的關系，尋找出最優的擬合曲線，所述最優的擬合曲線對應的關節加速度組合即所述機器人的關節加速度的最優解。

2.如權利要求1所述表面改性機器人關節空間軌跡優化的方法，其特征在于，

在所述表面改性的軌跡上，與所述選取的若干不同時間點對應的同一時間點，對應一個期望位姿式：

所述適應度函數定義為：

其中，式中F是由線性拉伸評價函數構造出的適應度函數；是體現位姿偏差的評價函數，fit_max代表的最大值；fit_avg是的平均值，c表示最佳個體復制數量，取值根據群體規模確定；

Numb為選取的若干不同時間點的個數，p_q、n_q、o_q、a_q、p_m、n_m、o_m、a_m為矩陣T_q、T_m中對應的列向量。