[发明专利]一种柔性多体机器人近似时间最优轨迹规划方法

摘要

本发明公开了一种柔性多体机器人近似时间最优轨迹规划方法，通过1)分别构建柔性多体机器人的各刚性构件和各柔性构件的数学模型、2)建立约束条件下柔性多体机器人的逆动力学方程、3)采用一维路径坐标描述柔性多体机器人的运动轨迹并建立规划轨迹的目标函数、4)建立柔性多体机器人的瞬态刚性逆动力学模型和瞬态刚性逆运动学模型以利用利用路径坐标s得到轨迹规划可行域，进而利用样条函数在可行域内规划出柔性多体机器人驱动关节的角位移曲线、角速度曲线、角加速度曲线和驱动力曲线这四个步骤完成；该方法避免了时间最优方法中存在的至少一个驱动装置处于饱和状态的现象发生，保证驱动装置有能力对系统外界扰动进行补偿和抑制，提高了规划的效率。

主权项

1.一种柔性多体机器人近似时间最优轨迹规划方法，其特征在于，步骤如下：S1、利用自然坐标法或相对坐标法描述构建柔性多体机器人的各刚性构件的数学模型；利用绝对节点坐标法或浮动坐标系法或几何精确单元法描述构建柔性多体机器人的各柔性构件的数学模型；获取各刚性构件和柔性构件的几何参数和材料物理性能参数并确定该柔性多体机器人中的驱动构件；S2、基于拉格朗日方程，利用步骤S1所建立的各刚性构件的数学模型和各柔性构件的数学模型建立各刚性构件和各柔性构件的广义坐标向量、质量矩阵、以及作用在各刚性构件和各柔性构件上的有势广义力向量和非有势广义力向量；进而得到约束条件下柔性多体机器人的逆动力学方程；S3、采用一维路径坐标描述柔性多体机器人的运动轨迹，并建立规划轨迹的目标函数；S4、建立柔性多体机器人的瞬态刚性逆动力学模型和瞬态刚性逆运动学模型，并利用路径坐标s及其导数项描述动力学约束条件和运动学约束条件，进而根据约束条件计算约束曲线，以得到轨迹规划可行域；进一步利用样条函数在可行域内规划出柔性多体机器人驱动关节的角位移曲线、角速度曲线、角加速度曲线和驱动力曲线。