基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法技术

本发明专利技术提供了基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法，包括如下步骤：1）以重复性能指标为最小性能指标，将冗余度机械臂重复运动规划设计为二次规划问题；2) 将步骤1）的二次规划问题转化为分段线性投影方程；3）将步骤2）的分段线性投影方程，用新型数值求解器求解；4）将步骤3）的求解结果传递给下位机驱动机械臂运动。本发明专利技术采用基于分段线性投影方程的新型数值求解器对冗余度机械臂进行重复运动规划，确保机械臂能够进行无偏差的重复运动，而且求解结果为离散数值，降低了计算机控制以及电机驱动的难度，简化了控制过程。

【技术实现步骤摘要】
基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法
本专利技术属于冗余度机械臂重复运动规划方法，特别是一种使用新型数值求解器求解，使求解结果离散化，降低控制难度的冗余度机械臂重复运动规划方法。
技术介绍
机械手臂通常分为非冗余度机械手臂和冗余度机械手臂。因为有着更多的自由度，冗余度机械手臂可以在完成末端执行器的主要工作外还能完成额外的工作，例如障碍躲避，关节极限躲避和奇异状态躲避等。在工业生产活动中，机械手臂常被要求进行重复性的生产操作，这类重复运动要求机械手臂完成一次周期运动后机械臂各个关节位置回到初始状态。若未能回到初始状态，则在多次周期运动后机械手臂将会出现累计误差，导致明显的偏移，影响其工作效果或者需要额外的工作将其复位，所以非重复运动问题是冗余度机械手臂控制的关键问题之一。解决非重复运动问题本质上是在求解冗余度机械手臂的逆运动学问题。冗余度机械手臂的逆运动学问题也称为冗余度解析问题。对于逆运动学问题，传统的求解方法是伪逆方法。伪逆方法在处理不等式约束上有困难，也不能获得在奇异情况下的可行解，而且计算量大，实时性差，在实际机械臂的应用中受到很大的制约。近年来，一种通过二次规划方本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法,其特征在于包括如下步骤：1)以重复性能指标为最小性能指标，将冗余度机械臂重复运动要求设计为二次规划问题；2)将步骤1)的二次规划问题转化为分段线性投影方程；3)将步骤2)的分段线性投影方程，用新型数值求解器求解；4)将步骤3)的求解结果传递给下位机控制机械臂运动。

【技术特征摘要】
1.基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法,其特征在于包括如下步骤：1)以重复性能指标为最小性能指标，将冗余度机械臂重复运动要求设计为二次规划问题；2)将步骤1)的二次规划问题转化为分段线性投影方程；3)将步骤2)的分段线性投影方程，用新型数值求解器求解；4)将步骤3)的求解结果传递给下位机控制机械臂运动。2.根据权利要求1所述的基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法，其特征在于步骤1)所述冗余度机械臂重复运动要求设计为二次规划问题，具体是：在速度层上设计重复运动性能指标，其中θ为冗余度机械臂的关节角度向量，表示关节角速度，上标T表示向量的转置，c＝λ(θ(t)-θ(0))，θ(t)和θ(0)分别为机械手臂运动过程中的关节角度和初始状态的关节角度，λ＞0为机械臂对关节位移θ(t)-θ(0)的响应系数；同时在重复运动中要考虑机械臂末端运动轨迹雅克比等式约束以及机械臂的关节物理角度极限和角速度极限：θ-≤θ≤θ+，其中J(θ)表示机械臂的雅克比矩阵，表示机械臂末端轨迹方程对时间的导数，θ+和θ-分别表示对关节角度的上下约束，和分别对关节角速度的上下约束；将角度极限和角速度极限统一为速度层上的双端约束为其中和分别表示对速度向量的上下约束向量，对这两个约束向量中的第i个分量即机械臂的第i个关节有系数v＞0是用来调节关节角速度的可行域；下标i表示冗余的机械臂的第i个关节对应的前述已经定义的相应参数，系数v＞0是用来调节关节角速度的可行域。3.根据权利要求1所述的基于新型数值求解器的冗余度机械臂重复运动规划方法，其特征在于步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智军，颜子毅，林裕峻，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44