一种冗余度机械臂加速度层运动规划的初始化方法

摘要

本发明中的冗余度机械臂加速度层运动规划的初始化方法通过先将冗余度机械臂调节到其极限位置，而后利用该极限位置作为起始值，并设定机械臂任务执行位置作为终止值，建立基于二次型优化描述的加速度层位置调整方案，而后利用数值算法对加速度层位置调整方案求解，最后通过该求解结果驱动机械臂使其由极限位置转动到任务执行位置，该冗余度机械臂加速度层运动规划的初始化方法具有操作方便、工作量小、作业规范的优点。

主权项

一种冗余度机械臂加速度层运动规划的初始化方法，其特征在于：包括以下步骤：1)启动机械臂控制器，将冗余度机械臂调节到其极限位置，具体操作是依次驱动机械臂各个关节的电机使其最终达到各自的极限位置；2)将步骤1)的极限位置作为起始值，并设定机械臂任务执行位置作为终止值，建立基于二次型优化描述的加速度层位置调整方案，所述的优化方案受约束于关节角度极限、关节速度极限和关节加速度极限；对于拥有n自由度的机械臂而言，加速度层位置调整方案设计为：最小化${\stackrel{··}{\theta }}^T\stackrel{··}{\theta }/2+{(2\gamma \stackrel{·}{\theta }+{\gamma }^2(\theta -{\theta }_d\left)\right)}^T\stackrel{··}{\theta },$其中，设计参数γ>0∈R，上标^T表示矩阵或向量的转置；θ∈Rⁿ表示关节角度，表示关节速度，表示关节加速度；θ_d∈Rⁿ为机械臂任务执行初始位置；加速度层位置调整方案受约束于：${\theta }^{-}\le \theta \le {\theta }^{+},{\stackrel{·}{\theta }}^{-}\le \stackrel{·}{\theta }\le {\stackrel{·}{\theta }}^{+},{\stackrel{··}{\theta }}^{-}\le \stackrel{··}{\theta }\le {\stackrel{··}{\theta }}^{+};$其中，θ^±∈Rⁿ、和分别表示关节角度极限、关节速度极限和关节加速度极限；3)将步骤2)的加速度层位置调整方案利用数值算法进行求解；4)下位机控制器根据步骤3)的求解结果，驱动机械臂使其由极限位置转动到任务执行位置。