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专利号: 2017105002276
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有速度优化特性的冗余度机械臂突加度层运动规划方法,其特征在于,包括如下步骤:根据机械臂突加速度层性能指标,通过两个设计参数引入速度和加速度,设计具有速度优化特性的新型性能指标;

基于新型性能指标,建立相应的突加度层运动规划方案,所述的规划方案受约束于速度、加速度、突加度的雅克比矩阵等式、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;

将突加度层运动规划方案转化为一个二次型优化问题,并通过数值算法求解器对其进行求解;

下位机控制器根据二次型优化问题的求解结果,驱动机械臂使其完成给定的末端任务。

2.根据权利要求1所述的冗余度机械臂突加度层运动规划方法,其特征在于,具有速度优化特性的新型性能指标设计为:其中, 设计参数α>0和β>0,上标T表示矩阵或向量的转置,表示机械臂关节速度, 表示机械臂关节加速度, 表示机械臂关节突加度。

3.根据权利要求2所述的冗余度机械臂突加度层运动规划方法,其特征在于,突加度层运动规划方案设计为:最小化

受约束于

其中,等式约束 对应于机械臂在速度层的末端运动轨迹,J表示机械臂的雅可比矩阵,表示机械臂末端期望运动轨迹rd的时间导数;等式约束 对应于机械臂在加速度层的末端运动轨迹, 表示J的时间导数, 表示 的时间导数;等式约束对应于机械臂在突加度层的末端运动轨迹, 表示 的时间导数,表示 的时间导数;θ±、 和 分别表示关节角度θ、关节速度 关节加速度 和关节突加度 的极限。

4.根据权利要求3所述的冗余度机械臂突加度层运动规划方法,其特征在于,将突加度层运动规划方案转化为一个二次型优化问题,其性能指标为xTx/2+pTx,约束条件为Ax=b,x-≤x≤x+,其中, p=c,A=J, x±表示x的上下限。

5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的冗余度机械臂突加度层运动规划方法,其特征在于,通过数值算法求解器对二次型优化问题进行求解,具体为:将所述二次型优化问题进一步变换为分段线性投影方程,从而构造相应的数值算法求解器进行求解。