[發明專利]一種面向冗余機械臂重復運動規劃的終態網絡優化方法

有效

• 申請號: 201811042159.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109015657B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 孔穎;張瑞陽;唐青青;陸凱杭
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種面向冗余機械臂重復運動規劃的終態網絡優化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)確定冗余機械臂末端執行器期望的運動軌跡r^*(t)和各個關節角的期望初始值θ^*(0)；

2)設計終態吸引優化指標，形成冗余機械臂重復運動規劃方案，其中冗余機械臂實際運動時的初始關節角任意指定，不要求冗余機械臂末端執行器處于期望的運動軌跡上；給定冗余機械臂實際運動時的初始關節角θ(0),以θ(0)為運動起始點，形成的重復運動規劃方案描述為具終態吸引優化指標的二次規劃：

其中，θ、分別表示冗余機械臂的關節角和關節角速度，θ^*(0)是各個關節角的期望初始值，ρ＞0,β_θ＞0，0＜δ＜1是一設計參數，用來表示關節位移的動態性能；θ(t)-θ^*(0)表示各個關節角與各個關節角的期望初始值的位移偏差，r^*表示冗余機械臂末端執行器期望的運動軌跡，表示冗余機械臂末端執行器期望的速度向量；由于冗余機械臂的初始位置不在期望的運動軌跡上，通過減小冗余機械臂末端執行器期望的運動軌跡與實際運動軌跡位置間的誤差r^*-f(θ)，改變冗余機械臂末端執行器的運動方向，β_r＞0表示位置的參數增益，用來調節冗余機械臂末端執行器運動到期望的運動軌跡的速率；J(θ)是冗余機械臂雅可比矩陣，f(θ)是冗余機械臂實際運動軌跡；

3)構建有限值激活函數的終態網絡模型，其動態特性由下述方程描述

其中，關節角位移偏差E(t)＝θ(t)-θ^*(0)，此動態特性方程(2)所表達的系統有限時間收斂于零，0＜δ＜1,ρ＞0,β_E＞0，需要的收斂時間T為：

在指標函數(1)達到最小值時，冗余機械臂的各個關節角回攏到期望的運動軌跡上；

為求解步驟2)中的二次規劃，建立拉格朗日函數：

式中，λ(t)為拉格朗日乘子向量，λ^T是λ(t)向量的轉置；通過拉格朗日函數對各個變量求導，并令其為零，得下述時變矩陣方程

WY＝v (3)

其中，

I為單位矩陣

記E＝WY-v，E為時變矩陣方程誤差，以式(2)所描述的有限值激活函數的終態網絡求解時變矩陣方程(3)，

得到求解方程如下

4)將步驟3)中求解得到的結果用于控制各關節電機，驅動冗余機械臂執行任務。