[发明专利]一种用于机械臂时间最优轨迹规划方法

摘要

本发明提供一种用于机械臂时间最优轨迹规划方法，具有这样的特征，包括以下步骤步骤1，将机械臂的任务空间离散化成多个轨迹差值点，得到位姿矩阵序列Ti和相应的时间节点序列ti，对位姿矩阵序列Ti进行逆运算得到对应的关节位置qi，该关节位置qi和时间节点序列ti的关系如式子S＝(qi，ti)所示；步骤2，设定运动学速度约束条件；步骤3，根据运动学速度约束条件，通过三次多项式曲线插值依次连接每个S对应的点，得到机械臂的关节轨迹曲线；步骤4，根据机械臂的关节轨迹曲线建立目标函数；步骤5，根据目标函数，采用多种群遗传算法对机械臂的运动总时间进行优化，得到机械臂的关节运动速度曲线、关节运动加速度曲线和关节运动脉动曲线。

主权项

一种用于机械臂时间最优轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将机械臂的任务空间离散化成多个轨迹差值点，得到位姿矩阵序列Ti和相应的时间节点序列ti，对所述位姿矩阵序列Ti进行逆运算得到对应的关节位置qi，该关节位置qi和所述时间节点序列ti的关系如下式(1)所示，S＝(qi，ti) i＝1,2......，n  (1)上式(1)中，S为关节位置‑时间二元序列，ti>0；步骤2，根据下式(2)设定运动学速度约束条件，max{s'(ti),s'(t*),s'(ti+1)}≤Vmax，i＝1,2......，n  (2)上式(2)中，s(t)为关节旋转角度，s’(t)为关节旋转角速度，s(t)＝qi，t∈[t1,tn]，s’(t)是s(t)的导数；步骤3，根据所述运动学速度约束条件，通过三次多项式曲线插值依次连接每个所述关节位置‑时间二元序列对应的点，得到所述机械臂的关节轨迹曲线；步骤4，根据所述机械臂的关节轨迹曲线，建立目标函数minf(t)=Σi=1n-1ti---(3)]]>上式(3)中，f(t)为所述机械臂的运动总时间；步骤5，根据所述目标函数，采用多种群遗传算法对所述机械臂的运动总时间进行优化，从而得到所述机械臂的关节运动速度曲线、关节运动加速度曲线和关节运动脉动曲线，其中，所述步骤5中的所述多种群遗传算法对时间进行优化包括以下子步骤：步骤5‑1，初始化种群，随机产生n个子种群，子种群的集合设为P(k)＝{P1(k),...Pi(k),..Pn(k)}，其中k为进化次数，然后对其进行二进制编码工作，并设初始进化次数k＝0；步骤5‑2，对每个子种群p(k)中个体的适应度进行计算；步骤5‑3，对每个所述子种群p(k)进行相应的遗传算子运算，得到新种群；步骤5‑4，将所述新种群中的最差个体用所述子种群p(k)的最优个体代替并将该最优个体放入精华种群加以保存，同时执行k＝k+1；步骤5‑5，重复步骤5‑2～步骤5‑4，直到k达到预定数值；步骤5‑6，从所述精华种群中选择所述机械臂的运动总时间最优的个体作为结果输出。