[發明專利]基于隨機數的多關節機械臂最小動力學參數集的計算方法

在審

• 申請號: 202010854346.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111975779A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 盧劍偉;陳新法;朱漢子;任遠凱;楊凡;韓建輝;陳佳楓;錢鈞;曹劍;董方方
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于隨機數的多關節機械臂最小動力學參數集的計算方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟1、運用牛頓-歐拉法建立多關節機械臂的動力學模型，線性化處理所述動力學模型中的非線性項，獲得所述多關節機械臂線性化的動力學模型；

步驟2、求解列變換旋轉矩陣；

步驟2.1根據所述多關節機械臂線性化的動力學模型，設定n個采集點的廣義觀測矩陣函數；

步驟2.2、生成一組隨機數用于模擬機械臂關節的運動參數，從而建立隨機廣義觀測矩陣ψ_random，且所述隨機廣義觀測矩陣為非列滿秩矩陣；

步驟2.3、對所述隨機廣義觀測矩陣ψ_random進行QR分解，得到第一Q矩陣和第一R矩陣，利用式(1)構造列變換原始向量Θ：

式(1)中，為所述第一R矩陣對角線值為零的列位置，為所述第一矩陣對角線值為非零的列位置；

步驟2.4、定義列變換單位向量集合[E₁,E₂,…,E_i,…,E_m]；E_i為第i個元素為“1”，其他元素均為“0”的一個列變換單位向量；

步驟2.5、利用式(2)求解所述隨機廣義矩陣的列變換旋轉矩陣p：

p＝[E_Θ1 E_Θ2 ... E_Θi ... E_Θm] (2)

式(2)中，Θi為列變換原始向量Θ的第i個元素，E_Θi為第Θi個元素為“1”，其他元素均為“0”的一個列變換單位向量；

步驟3、根據所述列變換旋轉矩陣求解機械臂最小動力學參數集。

2.根據權利要求1所述的多關節機械臂最小動力學參數集的計算方法，其特征在于，所述步驟3是按如下過程進行：

步驟3.1、利用式(3)對隨機廣義觀測矩陣ψ_random進行列變換：

ψ_randomp＝[ψ₁,ψ₂] (3)

式(3)中，ψ₁為k個獨立的列向量，ψ₂為m-k個需刪除、組合的列向量；

步驟3.2、利用式(4)求解多關節機械臂最小動力學參數集的基參數φ₁與基于基參數的可線性組合的參數φ₂：

式(4)中，φ是多關節機械臂原始的動力學參數集；

步驟3.3，對ψ_randomp進行QR分解，得到第二Q矩陣和第二R矩陣[R_k R_m-k]；

步驟3.4、利用式(5)求解所述多關節機械臂動力學最小參數集φ_min：

φ_min＝φ₁+βφ₂ (5)

式(5)中，β為所述多關節機械臂動力學的基參數φ₁與可線性組合的參數φ₂的組合系數，并有：

β＝R_k^-1R_m-k (6)。