仿人機械臂的運動規(guī)劃與優(yōu)化算法研究.x課件_第1頁
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文檔簡介

仿人機械臂的運動規(guī)劃與優(yōu)化算法研究仿人機械臂是根據(jù)人體的手臂結(jié)構(gòu)進行仿生設(shè)計的機械臂,具有關(guān)節(jié)自由度多,結(jié)構(gòu)緊湊,以及運動更加靈活等特點,而仿人機械臂的運動規(guī)劃,一直是機器人頜域研究的熱點,受到國內(nèi)外眾多研究人員的廣泛關(guān)注。機械臂的運動規(guī)劃主要包括了兩方面的內(nèi)容。一方面是軌跡規(guī)劃,即在關(guān)節(jié)空間或者笛卡爾空間中規(guī)劃出一條由起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的運動軌跡;另一方面是逆運動學(xué)求解,主要是笛卡爾空間中末端執(zhí)行器的位姿與關(guān)節(jié)空間的關(guān)節(jié)角向量之間的關(guān)系。本文以基于串聯(lián)彈性關(guān)節(jié)的仿人機械臂為研究對象,研究仿人機械臂的運動規(guī)劃與優(yōu)化算法,重點對仿人機械臂的軌跡規(guī)劃和逆運動學(xué)進行研究,特別是針對基于二次型規(guī)劃的解析求解方案。本文主要的研究內(nèi)容如下:1、研究了一種受運動學(xué)限制的末端平滑運動規(guī)劃算法。該方法以運動時間最短為目標(biāo),其中針對機械臂末端平滑軌跡的規(guī)劃包括點到點以及過渡段的軌跡規(guī)劃方法,研究了一種在多維度下進行時間相位同步的方法。2、研究了一種求解具有冗余自由度的仿人機械臂逆運動學(xué)方法?；谠摲椒ㄌ岢隽艘环N關(guān)節(jié)角的優(yōu)化方法,以機械臂關(guān)節(jié)角轉(zhuǎn)動距離最短為優(yōu)化目標(biāo),使用離線及在線的離散尋優(yōu)方式對該關(guān)節(jié)角進行優(yōu)化,充分利用仿人機械臂的冗余特性,增加了運動的靈活性。3、提出了一種基于二次型規(guī)劃的運動學(xué)方法,將機械臂的末端位姿與關(guān)節(jié)角的關(guān)系轉(zhuǎn)換到速度和加加速度層面,該問題求解方法有基于線性變分不等式的求解器以及數(shù)值求解方案。此外,研究了一種基于該方法的零空間自運動規(guī)劃,提出了一種基于該方

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