The invention discloses a method to solve the problem of redundant manipulator joint angle offset, which comprises the following steps: 1) the inverse kinematics problem of the redundant manipulator by a derivative design for joint angle shift planning; 2) the joint angle trajectory planning with no offset feedback control; 3) will be added the end track feedback control of joint angle drift free planning two times plan written standards; 4) the standard two times plan by Lagrange function into a problem of solving time-varying matrix equation; 5) problem solving time-varying matrix equation with finite time convergence of variable parameter differential neural network to solve. The invention adopts a novel parametric finite time convergence differential neural network method for redundant manipulator joint angle offset is solved and no planning, no planning in joint angle offset added end track feedback control, with high precision, real-time and parallel computing advantages of high efficiency, anti-interference strong and good stability.
【技术实现步骤摘要】
一种解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法
本专利技术涉及冗余度机械臂控制领域,具体涉及一种基于有限时间变参收敛微分神经网络解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法。
技术介绍
近年来,机器人在工业生产中越来越受欢迎,因为机器人可替代人类在恶劣环境中完成指定任务,同时具有非常的效率。机械臂可分为冗余度机械臂和非冗余度机械臂两种。冗余度机械臂因为具有更多的自由度,因此可以在完成末端主任务的同时,实现一些附属任务,比如障碍物躲避和奇异点躲避等。但是更多的自由度会使机械臂的控制变得困难,计算量变大,算法变复杂。在实际工业生产应用中,我们希望机械臂在完成一个周期的闭合路径末端任务时,各关节能回到原来的位置,即关节角无偏移。如果关节角有偏移,则会对下一周期末端任务的精度产生影响,严重的会对周围的其他设备和人员造成损害。可解决关节角偏移问题的方法有数值求解器和神经网络求解器。其中神经网络求解器由于有并行计算能力,便于在计算机中实现,更受欢迎。传统的神经网络求解器中的设计参数是固定的,并且其激活函数为传统的单调递增的奇函数,只有全局收敛性。而本专利技术的有限时间变参收敛微分神经网络求解器的设计参数是时变的,具有更快的收敛速度,同时因为激活函数为可调激活函数,在有限时间内便可收敛至理论解。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足,提供了一种基于有限时间变参收敛微分神经网络解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法。本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现:一种解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法,所述方法包括以下步骤:1)将冗余度机械臂的逆运动学问题通过一阶求导设计为关节角无 ...
【技术保护点】
一种解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1)将冗余度机械臂的逆运动学问题通过一阶求导设计为关节角无偏移规划;2)将步骤1)的关节角无偏移规划添加末端轨迹反馈控制;3)将步骤2)添加了末端轨迹反馈控制的关节角无偏移规划写成标准的二次规划方案;4)将步骤3)的标准二次规划方案通过构造拉格朗日函数转变为一个时变矩阵等式的求解问题;5)将步骤4)中时变矩阵等式的求解问题用有限时间变参收敛微分神经网络来求解。
【技术特征摘要】
1.一种解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1)将冗余度机械臂的逆运动学问题通过一阶求导设计为关节角无偏移规划;2)将步骤1)的关节角无偏移规划添加末端轨迹反馈控制;3)将步骤2)添加了末端轨迹反馈控制的关节角无偏移规划写成标准的二次规划方案;4)将步骤3)的标准二次规划方案通过构造拉格朗日函数转变为一个时变矩阵等式的求解问题;5)将步骤4)中时变矩阵等式的求解问题用有限时间变参收敛微分神经网络来求解。2.根据权利要求1所述的一种解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法,其特征在于:所述步骤1)的具体过程为:对冗余度机械臂的正运动学方程r=f(θ)两边一阶求导,获得机械臂关节角速度层的逆运动学方程将冗余度机械臂关节角速度层无偏移性能指标设计为最小化,受约束于其中r(t)表示冗余度机械臂末端执行器空间位置矢量,表示冗余度机械臂末端执行器空间位置速度矢量,θ(t)表示关节角度矢量,表示关节角速度矢量,上标T表示转置,I为单位矩阵,为(θ(t)-θ(0))的二范数的平方,c(t)为k(θ(t)-θ(0)),k为设计(θ(t)-θ(0))收敛速度的系数,J(θ)表示雅可比矩阵3.根据权利要求1所述的一种解决冗余度机械臂关节角偏移问题的方法,其特征在于:所述步骤2)的具体过程为:在冗余度机...
【专利技术属性】
技术研发人员:张智军,付廷中,颜子毅,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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