一种冗余度机械臂重复运动规划方法

摘要

本发明提供了一种冗余度机械臂重复运动规划的方法，包括如下步骤：1)通过上位机采用二次型优化在加速度层上对机械臂重复运动方案进行解析，设计最小化性能指标为重复运动，受约束于加速度雅可比等式、关节角极限、关节速度极限和关节加速度极限；2)将步骤1)的二次型优化转化为标准二次规划；3)将步骤2)的标准二次规划用基于线性投影方程的原对偶神经网络求解器或二次规划数值方法进行求解；4)将步骤3)的求解结果传递给下位机控制器驱动机械臂运动。本发明在加速度层上实现机械臂的重复运动，对于不便于速度控制的冗余度机械臂具有较好的控制效果，且本发明考虑到多种关节极限，能有效防止机械臂超越极限产生物理损坏。

主权项

1.一种冗余度机械臂重复运动的规划方法，其特征在于包括如下步骤：1)通过上位机采用二次型优化在加速度层上对机械臂的重复运动进行逆运动学解析，设计的最小化性能指标为重复运动，受约束于加速度雅可比等式、关节角极限、关节速度极限和关节加速度极限，即为最小化受约束于加速度雅可比等式关节角极限θ^-≤θ≤θ⁺、关节速度极限关节加速度极限其中表示关节加速度，W为单位矩阵，p^T表示p的转置，μ和v是用来控制关节位移幅值和收敛率的正设计参数，等式约束表示机械臂末端运动轨迹，J表示机械臂的雅可比矩阵，是其时间导数，θ表示关节角，θ(0)表示初始关节角，表示关节速度，表示机械臂末端执行器加速度矢量，θ^±表示关节角上下限，表示关节速度上下限，表示关节加速度上下限；2)将步骤1)的面向加速度层重复运动的二次型优化转化为标准二次规划；3)将步骤2)的标准二次规划用基于线性投影方程的原对偶神经网络求解器或二次规划数值方法进行求解；4)将步骤3)的求解结果传递给下位机控制器驱动机械臂运动。