[发明专利]一种连续型机器人空间路径跟踪效果的评价方法

权利要求书

1.一种连续型机器人空间路径跟踪效果的评价方法，其特征在于：其包括建立评价指标阶段和跟踪计算阶段；

（一）建立评价指标阶段

首先建立路径跟踪性能评价指标：最大误差、平均误差、响应时间和控制精度；

（二）跟踪计算阶段

在蛇臂跟踪路径的步进过程的每一步中，计算并记录评价指标所需要的各项参数，在跟踪完成后，确定评价指标的各项数值。

2.根据权利要求1所述的连续型机器人空间路径跟踪效果的评价方法，其特征在于：在建立评价指标阶段中，所述的评价指标包括：

1.1)最大误差

最大误差是指连续型机器人蛇臂在对路径跟踪时蛇臂关节段与相应路径段的最大偏差距离；由于跟踪路径过程中只求解蛇臂末端关节段的关节段变量，其余关节段重复蛇臂末端关节段的运动，故蛇臂基座每次步进后，只需求解末端关节段与路径的最大距离，这些最大距离中的最大值为最大误差；路径关节段数为n个，设最大距离为d_maxt(t=1,2,3,...,nw)，最大误差为e_max；

1.2)平均误差

平均误差是指蛇臂末端关节段与路径关节段的所有最大距离的平均值，用来衡量跟踪过程中的平均偏差大小；设平均误差为则

e‾=Σt=1nwdmaxtnw]]>

1.3)响应时间

响应时间是指每次计算出蛇臂关节段变量所需的时间，用来衡量控制算法的快速性；

1.4)控制精度

控制精度是指完成路径跟踪后蛇臂末端点与路径末端点的距离；路径是由给定需要检测的目标点后按照路径规划算法产生的，与路径末端点的距离即是与目标点的距离；控制精度是用来衡量到达目标点的准确程度。

3.根据权利要求1所述的连续型机器人空间路径跟踪效果的评价方法，其特征在于：所述的跟踪计算阶段的具体操作过程包括按顺序执行的如下阶段：

步骤一、建立蛇臂末端关节分点的S01阶段：将蛇臂末端关节段均分为w份；

步骤二、求分点路径坐标{B₀}的S02阶段：求解分点在路径坐标系{B₀}中的坐标，记作数组U(q)(q=1,2,...,w)；

步骤三、建立路径分点数组{V_p,q}的S03阶段：将路径各关节段均分w份，分点构成数组V(p,q)(p=1,2,...,n;q=1,2,...,w)；

步骤四、跟踪一个路径关节段的S04阶段：蛇臂前进一步，并完成跟踪路径的动作；即：蛇臂末端关节段跟踪路径一个关节段，基座第j(0≤j≤w)次步进；

步骤五、判断是否为第一关节段的S05阶段：判断当前蛇臂末端关节段的跟踪对象是否为路径的第一关节段，若判断结果为“是”，则进入下一步S06阶段，否则下一步进入S07阶段；

步骤六、求第一关节段分点距离的S06阶段：确定跟踪路径第一关节段时的分点距离，分别计算数组U(q)中后j个点到数组V(1,q)中所有点的距离，取最小值作为蛇臂上的点到路径的距离，这些距离值中的最大值为此次到路径的最大距离d_maxt；

步骤七、求分点到路径的距离的S07阶段：跟踪路径第m关节段时(1<m≤n)，需要计算数组U(q)中每个点到数组V(m-1,q)和V(m,q)中所有点的距离，取最小值作为该点到路径距离的近似值，近似认为其最小值为该点到路径的距离；

步骤八、计算最大距离值的S08阶段：基座每次步进后，求出上述距离，近似认为距离最大值为末端关节段与路径的最大距离d_maxt，

步骤九、记录响应时间的S09阶段：响应时间是指每次计算出蛇臂关节段变量所需的时间，用来衡量计算过程的快速性；

步骤十、判断是否完成路径跟踪的S10阶段：判断当前蛇臂末端是否达到路径的末端，若判断结果为“是”，则进入下一步S11阶段，否则下一步重新进入S04阶段，继续步进跟踪；

步骤十一、确定最大误差值的S11阶段：最大误差为最大距离中的最大值；

最大误差e_max为：

e_max=max{d_max1,d_max2,...,d_maxt}

步骤十二、确定平均误差的S12阶段：平均误差是指蛇臂末端关节段与路径关节段的所有最大距离的平均值，用来衡量跟踪过程中的平均偏差大小；设平均误差为则

e‾=Σt=1nwdmaxtnw]]>

步骤十三、确定控制精度的S12阶段：控制精度是指完成路径跟踪后蛇臂末端点与路径末端点的距离；路径是由给定需要检测的目标点后按照路径规划方法产生的，与路径末端点的距离即是与目标点的距离；控制精度是用来衡量到达目标点的准确程度；本流程至此结束。