[發明專利]一種基于天牛須優化策略的機械臂運動規劃方法

有效

• 申請號: 201910141346.6
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109866222B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王雷;陳德潮;吳卿;林菲
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種基于天牛須優化策略的機械臂運動規劃方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)將機械臂末端執行器的指定運動軌跡視為平面上的一系列時序點，由于三桿機械臂在平面上運動時有一個冗余自由度，用冗余參數φ來表示，而根據機械臂的基座坐標以及時序點的坐標計算出每個時序點φ值的范圍；

2)將步驟1)中得到的φ值范圍、各關節最大速度及最大加速度作為約束條件，以最小化沿軌跡運動時的關節轉角幅度或運動時間為優化性能指標，建立規劃模型；

3)將步驟2)中的規劃模型運用BSO進行求解；

4)將步驟3)的求解結果傳遞給下位機控制器驅動機械臂的運動，從而控制機械臂的末端沿著指定軌跡運動，并達到優化指標要求的最優化。

2.根據權利要求1所述的基于天牛須優化策略的機械臂運動規劃方法，其特征是，所述步驟2)的建立規劃模型具體方法為：

最小化：

約束條件：φ(t)_min≤φ(t)≤φ(t)_max (2)

其中，T為優化后的運動時間，t為運動總時間，是優化后的關節轉角幅度，i為每段時間間隔、j為機械臂關節編號，n表示時間間隔總段數，m表示機械臂關節總數，△θ_ij表示第j個機械臂關節在i時間間隔轉過的角度；不等式φ(t)_min≤φ(t)≤φ(t)_max代表了機械臂末端執行器的固定軌跡約束，其中φ(t)表示輸入點對應的冗余參數序列，φ(t)_min表示每個冗余參數對應的下限，φ(t)_max表示其上限；是t時刻機械臂的關節速度，表示關節速度上限，是t時刻機械臂的關節加速度，表示關節加速度上限。

3.根據權利要求1所述的基于天牛須優化策略的機械臂運動規劃方法，其特征是，所述步驟3)運用BSO算法求解，并且在解向量的確定中使用多個參數作為歸一化的冗余參數，之后再插值得到其余歸一化的參數，然后還原為各個冗余參數的值；并且在最后用逆運動學變換求出各關節轉角作為BSO算法的正式解。

4.根據權利要求3所述的基于天牛須優化策略的機械臂運動規劃方法，其特征在于：所述的參數個數為5-10個。