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申请/专利权人：海南大学

摘要：本发明提供一种关节受限的冗余机械臂伪逆型重复运动规划方法，如下：考虑机械臂关节的角度极限和速度极限，引入非负向量，推导可用于关节极限处理的动态方程；根据机械臂当前状态与初始状态之间的误差最小化思想，推导在加速度层上描述的重复运动判据；在动态方程以及重复运动判据基础上，结合冗余机械臂的运动学方程，并引入末端误差的反馈，设计加速度层重复运动规划方案；根据重复运动规划方案的计算结果，冗余机械臂的下位机控制器驱动各个关节来完成给定的末端任务。本发明设计的伪逆型重复运动规划方法，能够使冗余机械臂在关节受限的情况下仍可有效地完成给定的末端任务；并在任务完成后，冗余机械臂的各个关节回到其初始状态。

主权项：1.一种关节受限的冗余机械臂伪逆型重复运动规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:考虑机械臂关节的角度极限和速度极限，引入一个非负向量，并采用指数衰减公式，推导可用于关节极限处理的动态方程；对于一个具有n自由度且关节受限的冗余机械臂，所推导的处理关节极限的动态方程如下： 其中，和分别表示机械臂的关节加速度和关节速度；v∈R2n表示动态方程的决策向量且描述为v＝[v1；v2；…；v2n]，表示v的时间导数，D∈R2n×2n表示对角矩阵且定义为D＝diag{v1,v2,…,v2n}，v.2∈R2n表示非负向量且定义为C∈R2n×n表示增广系数矩阵且定义为C＝[-I；I]，I∈Rn×n表示单位矩阵；d∈R2n表示增广系数向量且定义为θ∈Rn表示机械臂的关节角度，θ±和分别表示机械臂关节的角度极限和速度极限；η＞0∈R表示关节极限处理的设计参数，γ＞0∈R表示动态方程的设计参数；S2:根据机械臂当前状态与初始状态之间的误差最小化思想，再次采用指数衰减公式，推导在加速度层上描述的重复运动判据；所推导的加速度层重复运动判据如下： 其中，α＞0∈R和β＞0∈R均表示重复运动设计参数；θ0∈Rn表示机械臂关节角度的初始值；S3:在所述动态方程以及重复运动判据的基础上，结合冗余机械臂的运动学方程，并引入末端误差的反馈，设计基于伪逆形式的加速度层重复运动规划方案；所设计的伪逆型重复运动规划方案如下： 其中，q∈R3n表示联合决策向量且定义为表示q的时间导数且定义为M∈Rm+2n×3n和N∈Rm+2n×3n均表示增广系数矩阵且定义如下： J∈Rm×n表示机械臂的雅克比矩阵，表示J的时间导数，λ＞0∈R表示设计参数，M+∈R3n×m+2n表示M的伪逆矩阵；b∈Rm+2n表示增广系数向量且定义为e∈Rm表示机械臂的末端误差且定义为e＝fθ-p，f·表示非线性映射函数，p∈Rm表示机械臂末端在m维空间中的位置，表示p的时间导数，表示的时间导数，μ＞0∈R表示误差反馈系数；I3n∈R3n×3n表示单位矩阵，z∈R3n表示增广向量且定义为ρ＞0∈R表示设计参数，1v∈R2n表示由1组成的向量。

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百度查询： 海南大学 一种关节受限的冗余机械臂伪逆型重复运动规划方法