[发明专利]一种基于突加度的冗余度机械臂重复运动规划方法

权利要求书

1.一种基于突加度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：

步骤1)通过上位机采用二次型优化在突加度层上对机械臂的重复运动进行 逆运动学解析，得到基于突加度的重复运动二次型优化冗余度解析方案；具体步 骤为：设计最小化性能指标为重复运动，重复运动受约束于基于突加度的雅可比 矩阵等式、基于突加度的障碍物躲避不等式、关节角度极限、关节速度极限、关 节加速度极限和关节突加度极限；即重复运动最小化为受约束 于基于突加度的雅可比矩阵等式基于突加度的障碍物躲避不等式 关节角度极限θ^-≤θ≤θ⁺、关节速度极限关节加速度极限 θ··-≤θ··≤θ··+]]>和关节突加度极限θ···-≤θ···≤θ···+;]]>其中，表示优化性能 指标，表示机械臂关节突加度，上标T表示矩阵和向量的转置，W为单位矩阵， α、β、χ为用来控制关节位移幅值和收敛率的 正设计参数，θ表示机械臂的关节角度，表示机械臂的关节速度，表示机 械臂的关节加速度，θ(0)表示机械臂的初始关节角度；等式约束表示机 械臂末端运动轨迹，J_e表示机械臂末端执行器的雅可比矩阵， 表示机械臂末端执行器突加度向量，是J_e的时间导 数，是的时间导数；C与d表示基于突加度的障碍物躲避参数，θ^±表示关 节角度上下限，表示关节速度上下限，表示关节加速度上下限，表示 关节突加度上下限；

步骤2)将基于突加度的重复运动二次型优化冗余度解析方案转化为标准二 次规划；

步骤3)将标准二次规划运用二次规划求解器进行求解，得到求解结果；

步骤4)将求解结果传递给下位机控制器驱动机械臂运动。

2.根据权利要求1所述的基于突加度的冗余度机械臂重复运动规划方法，其 特征在于，所述步骤2)的重复运动二次型优化冗余度解析方案转化为标准二次 规划，设计其性能指标为最小化x^TWx/2+p^Tx，受约束于Ax＝b，Cx≤d， ζ^-≤x≤ζ⁺，其中，W为单位矩阵，A＝J_e，ζ^-和ζ⁺分别 表示合成双端约束的上下极限，它们的第j个元素分别定义为：

其中，j表示关节序号，j＝1,2,...,n，n为关节数目，和δ＞0为关节 转换裕度，关节极限转换参数k_p＞0，k_v＞0和k_a＞0用来调节和保证关节突 加度够大的可行域。

3.根据权利要求2所述的基于突加度的冗余度机械臂重复运动规划方法，其 特征在于，所述步骤3)运用二次规划求解器进行求解。

4.根据权利要求3所述的基于突加度的冗余度机械臂重复运动规划方法，其 特征在于，所述步骤4)将二次规划求解器求解结果转化为电机驱动所需要的控 制信号，从而驱动各关节电机使机械臂完成障碍物躲避运动。