[发明专利]基于遗传算法的机械臂轨迹规划方法、系统、介质和设备

说明书

本申请提供了一种基于遗传算法的机械臂轨迹规划方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备。该方法包括：确定所述机械臂的约束条件；其中，所述约束条件包括：空间位置约束条件、速度约束条件、加速度约束条件；基于遗传算法，根据所述约束条件，按照预设的优化目标，对所述机械臂进行运动轨迹规划。籍此，充分提高机械臂的工作效率，并且机械臂在运行过程中，整个机械臂的运行轨迹、速度、加速度的曲线平滑，关节角度、角速度、角加速度光滑且连续，保证了机械臂在运行过程中平稳、无抖动的转动，不会产生突变，有效延长了机械臂的使用寿命。

技术领域

本申请涉及机器人关节空间轨迹规划技术领域，特别涉及一种基于遗传算法的机械臂轨迹规划方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备。

背景技术

轨迹规划问题是工业机器人领域的一项重要研究内容。机器人的期望轨迹必须通过预先的轨迹规划后才会被作为机器人运动控制器的参考输入，以进行相应的轨迹跟踪控制。未经过预先规划的轨迹直接送入机器人控制器则可能会使机器人末端产生严重的抖动现象，这会增加机器人关节的冲击与磨损，不仅影响机器人的工作效率和运行品质，还会严重影响到机器人的使用寿命。而对工业机器人的轨迹进行合理地规划后，能够有效地提高机器人在运行中的效率和稳定性，使机器人运行更平稳，减小机器人运动时对关节产生的冲击，从而提高机器人的使用寿命。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于遗传算法的机械臂轨迹规划方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种基于遗传算法的机械臂轨迹规划方法，包括：步骤S101、确定所述机械臂的约束条件；其中，所述约束条件包括：空间位置约束条件、速度约束条件、加速度约束条件；步骤S102、基于遗传算法，根据所述约束条件，按照预设的优化目标，对所述机械臂进行运动轨迹规划。

优选的，在步骤S101中，所述确定所述机械臂的约束条件，包括：确定所述机械臂的所述运动轨迹的多个关键节点；根据多个所述关键节点，分别建立所述机械臂起始段轨迹、中间段轨迹以及末段轨迹的约束条件。

优选的，所述根据多个所述关键节点，分别建立所述机械臂起始段轨迹、中间段轨迹以及末端轨迹的约束条件，具体为：根据多个所述关键节点，基于五次多项式的方法，分别建立所述机械臂起始段轨迹、中间段轨迹以及末段轨迹的约束条件；其中，所述起始段轨迹的终止节点处和所述中间段轨迹的终止节点处的速度、加速度、二阶加速度和三阶加速度满足连续性条件；所述末端轨迹的终止节点处满足速度和加速度为零的约束条件。

优选的，在步骤S102中，基于遗传算法，根据所述约束条件，按照预设的优化目标，对所述机械臂进行运动轨迹规划，包括：基于遗传算法，根据所述约束条件，按照预设的优化目标函数：

对所述机械臂进行运动轨迹规划；

其中，i＝1，…，m-1；m表示所述机械臂的运动轨迹中关键节点的数量，i为所述关键节点的序号；h_i表示t_i和t_i+1之间的时间间隔，t_i、t_i+1分别表示所述运动轨迹中第i个、第i+1个所述关键节点所对应的时刻。

优选的，所述速度约束条件为：

所述加速度约束条件为：