[发明专利]一种基于改进鲸鱼优化算法的三关节绳驱连续型机械臂逆运动学快速求解方法

权利要求书

1.一种基于改进鲸鱼优化算法的三关节绳驱连续型机械臂逆运动学快速求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建三关节绳驱连续型机械臂的参数化模型；

步骤2、根据构建的三关节绳驱连续型机械臂模型的末端位姿与目标位姿之间的距离构建距离模型；

步骤3、基于改进的鲸鱼优化算法确定步骤2中的距离模型的最优解；

步骤4、确定三关节连续型机械臂各个关节之间的耦合量，通过几何模型分析，对关节空间到驱动空间的映射进行解耦，确定每根驱动绳的绳长变化量，完成三关节绳驱连续型机械臂的逆运动学解求解。

2.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的三关节绳驱连续型机械臂逆运动学快速求解方法，其特征在于，所述步骤1中的三关节绳驱连续型机械臂的参数化模型，具体为：

步骤1-1、构建三关节绳驱连续型机械臂的机械结构模型，所述三关节绳驱连续型机械臂包括模型由3个关节、m个间隔盘，其中每个关节包括数个间隔盘，间隔盘中间由万向节连接，周围由多根弹簧连接；

另外，还设置多根驱动绳分别穿过弹簧与间隔盘周围的细孔，每n根驱动绳的顶端固定在一个关节的顶部，实现3根驱动绳驱动一个关节；

步骤1-2、根据三关节绳驱连续型机械臂的机械结构模型，将机械臂的运动抽象为参数的变化，包括机械臂每个关节的弧长L₁、L₂、L₃，关节之间竖直方向的弯曲角θ₁、θ₂、θ₃，关节之间水平方向弯曲平面角

3.根据权利要求1所述的基于改进鲸鱼优化算法的三关节绳驱连续型机械臂逆运动学快速求解方法，其特征在于，所述步骤2中的构建距离模型，具体为：

步骤2-1、三关节绳驱连续型机械臂的目标位姿为其中，R_d＝[r_d1 r_d2r_d3]^T为目标位姿的方向矩阵，P_d＝[p_d1 p_d2 p_d3]^T为目标位姿的位置向量；

三关节绳驱连续型机械臂的当前末端位姿其中，R_c(q)＝[r_c1(q)r_c2(q) r_c2(q)]为当前末端位姿的方向矩阵，P_c(q)＝[p_c1(q) p_c2(q) p_c3(q)]^T为当前末端位姿的位置矩阵，q为关节角参数，

步骤2-2、位置误差目标P(q)＝P_d-P_c(q)，姿态误差目标

则距离模型为：

E(q)＝P(q)+O(q)。

4.根据权利要求3所述的基于改进鲸鱼优化算法的三关节绳驱连续型机械臂逆运动学快速求解方法，其特征在于，所述T_c(q)＝T₁T₂T₃：

其中，T₁、T₂、T₃分别为三关节绳驱连续型机械臂三个关节的当前末端位姿，L₁、L₂、L₃分别为三个关节的弧长，θ₁、θ₂、θ₃分别为三个关节的弯曲角，分别为三个关节的弯曲平面角。