[發(fā)明專利]一種雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210948656.0
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115008478B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶永;萬嘉昊;劉海濤;高赫;溫宇方;段練;黃石書
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京中秩新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16124
• 代理人: 張濤;褚戰(zhàn)星

1.一種雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，所述方法為基于改進(jìn)遺傳算法的雙臂機(jī)器人最優(yōu)抓取位姿選擇方法，其特征在于，包括：

S1：以雙臂末端位姿變化最小為目標(biāo)，確定適應(yīng)度函數(shù)的取值范圍和迭代次數(shù)閾值，根據(jù)雙臂與待抓取桿件的位置關(guān)系以及雙臂的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)適應(yīng)度函數(shù)，并設(shè)定初始交叉與變異比例；

S2：將雙臂的初始位姿和待抓取桿件位置作為初始種群生成的約束條件，生成代表抓取位置的初始種群；所述將雙臂的初始位姿和待抓取桿件位置作為初始種群生成的約束條件的具體內(nèi)容為：目標(biāo)抓取點(diǎn)是在所述待抓取桿件的軸線上生成，且初始種群每組基因包含的兩個表示雙臂目標(biāo)位置的點(diǎn)分布于桿件形心兩側(cè)；

S3：依據(jù)所述S1中設(shè)計(jì)的所述適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算種群每組基因適應(yīng)度；

S4：判斷所述S3中的所述種群每組基因適應(yīng)度是否在所述S1中設(shè)定的所述適應(yīng)度函數(shù)的取值范圍內(nèi)，如果在范圍內(nèi)，則進(jìn)入S9，否則進(jìn)入S5；

S5：判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到所述S1中設(shè)定的所述迭代次數(shù)閾值，如果達(dá)到，則進(jìn)入S9，否則進(jìn)入S6；

S6：通過交叉、變異操作，獲得新一代種群基因；

S7：未參與所述S6的種群基因，根據(jù)其在迭代次數(shù)中的迭代深度和適應(yīng)度大小、抓取位置和雙臂末端姿態(tài)動態(tài)選擇基因保留策略，對基因進(jìn)行保留；

S8：依據(jù)所述S6中新一代種群基因和所述S7中保留的基因，更新代表抓取位置的種群基因，返回S3循環(huán)；

S9：得到雙臂對應(yīng)的最優(yōu)目標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，其特征在于：所述S1中所述適應(yīng)度函數(shù)具體內(nèi)容為對稱性子適應(yīng)度函數(shù)、雙臂的協(xié)同性子適應(yīng)度函數(shù)、雙臂同步性子適應(yīng)度函數(shù)；三者進(jìn)行加權(quán)來計(jì)算，且根據(jù)其在迭代次數(shù)中的迭代深度調(diào)整各子適應(yīng)度函數(shù)的權(quán)重值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，其特征在于：所述對稱性子適應(yīng)度函數(shù)考量每組基因中兩個抓取點(diǎn)相對桿件形心的對稱性，公式如下：

，

，

其中，表示對稱性子適應(yīng)度函數(shù)，表示為待抓取桿件重心的坐標(biāo)，表示兩個目標(biāo)抓取點(diǎn)連線的中心與桿件形心的坐標(biāo)差，下標(biāo)L、R表示左臂、右臂，上標(biāo)m表示每一代種群中的基因編號,下標(biāo)n表示種群代數(shù)的序號。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，其特征在于：所述雙臂的協(xié)同性子適應(yīng)度函數(shù)考量運(yùn)行時間最長的關(guān)節(jié)以及各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之和，公式如下：

其中，表示雙臂的協(xié)同性子適應(yīng)度函數(shù)，表示機(jī)械臂從初始位姿到目標(biāo)位姿的各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之和；

所述雙臂同步性子適應(yīng)度函數(shù)目的為盡可能保證雙臂到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)位的同步性，公式如下：

其中，表示雙臂同步性子適應(yīng)度函數(shù)，表示左臂和右臂各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，其特征在于：所述根據(jù)其在迭代次數(shù)中的迭代深度調(diào)整各子適應(yīng)度函數(shù)的權(quán)重值具體內(nèi)容為：在迭代初期，給三個所述子適應(yīng)度相同的權(quán)重；在迭代后期，提高所述雙臂的協(xié)同性子適應(yīng)度和所述雙臂同步性子適應(yīng)度所占比重。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，其特征在于：所述S6中交叉、變異的具體內(nèi)容為：交叉與變異概采用自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)，根據(jù)S1中所述初始交叉與變異比例，適應(yīng)度函數(shù)作為引導(dǎo)交叉和變異比例變化參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙臂機(jī)器人抓取位姿選擇方法，其特征在于：所述S7中所述基因保留策略采用輪盤賭法與覆蓋法相結(jié)合，在迭代初期，選用輪盤賭法，迭代后期根據(jù)適應(yīng)度大小改用覆蓋法。