基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法技术

基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，属于仿人上肢机器人技术领域，所述方法包含：建立仿人上肢机器人的连杆坐标系，通过参数建模得到正运动学方程；将正运动学方程求四阶导数，得到四阶正运动学模型；引入虚拟柔性关节动力学约束；将虚拟柔性关节动力学约束代入四阶正运动学模型，得到关于逆运动学求解问题的状态空间方程；设计控制律，使得到的状态空间方程中的状态变量向零收敛；根据设计的控制律，然后利用虚拟柔性关节动力学约束，求解得到双臂的关节角度轨迹的值。本发明专利技术具有收敛速度快、求得的角度角速度曲线光滑和对噪声有抑制作用的优点，应用于仿人上肢体机器人的逆运动学解算中，机器人具有更优越的运动学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿人上肢机器人，尤其涉及基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法。

技术介绍

1、在机器人或者机械臂控制过程中，对于一个串联的关节型机器人/机械臂，如果已知各个关节的角度去求机器人/机械臂末端的位置和姿态，这个过程为正运动学求解；反之，如果已知末端的位置和姿态去求各关节角度，这个过程称为逆运动学求解，即逆运动学描述由机器人/机械臂末端位置和姿态到机器人/机械臂各关节角度的映射关系。

2、早期的方法一般采取伪逆法来计算，但存在无法避免关节极限、受视觉噪声影响大等缺点。近年来，学者们又提出了梯度下降法、递归神经网络等方法用于求解带约束的机械臂逆运动学求解，但是梯度下降法存在对噪声敏感、奇异位形处无法求解的问题，递归神经网络的方法存在收敛速度慢、速度曲线不光滑的问题，并且这些方法在应用到视觉伺服中普遍需要额外增加卡尔曼滤波环节进行降噪处理。

技术实现思路

1、本专利技术为解决现有方法存在的对噪声敏感、收敛速度慢、速度不光滑的问题，提出一种基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步骤S2得到的四阶正运动学模型为：

3.根据权利要求1所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步骤S3中引入的虚拟柔性关节动力学约束为：

4.根据权利要求1所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步骤S4中得到关于逆运动学求解问题的状态空间方程为：

5.根据权利要求4所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方...

【技术特征摘要】

1.基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步骤s2得到的四阶正运动学模型为：

3.根据权利要求1所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步骤s3中引入的虚拟柔性关节动力学约束为：

4.根据权利要求1所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步骤s4中得到关于逆运动学求解问题的状态空间方程为：

5.根据权利要求4所述基于虚拟动力学约束的仿人上肢机器人逆运动学求解方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：金弘哲，印鸿，鞠枫嘉，刘家秀，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：