机械臂逆运动学避障最优求解算法

作     者：杨青 周建兴 葛亮 YANG Qing;ZHOU Jian-xing;GE Liang

作者机构：西南石油大学电气信息学院成都610500 西南石油大学机电工程学院成都610500 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51974273) 四川省国际科学合作与交流研究项目(18GJHZ0195) 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2022年第22卷第24期

页      码：10611-10618页

摘      要：针对多自由度机械臂在障碍物环境下逆运动学求解存在多解性和碰撞问题,提出了一种将碰撞检测算法、最短行程方法与差分进化算法相结合的具有避障能力的机械臂逆运动学最优求解算法。首先,以六自由度机械臂为研究对象,对机械臂和障碍物进行建模,并建立求逆运动学解的目标函数,目标函数由末端执行器位姿误差函数、目标角度与初始角度之间的变化量函数、碰撞检测函数加权求和组成;其次,利用差分进化算法对目标函数进行最优求解,为了减小函数权重对求解速度和精度的影响,设计了一种自适应权重优化算法,使得求解关节角度在优化求解初期快速达到最短行程位姿角度附近,而在优化求解后期具有更高的求解精度,即可求得具有避障能力、行程最短且高精度的最优逆运动学解;最后,以UR5机械臂为例,通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox工具箱对所提算法进行仿真验证,验证了所提算法的有效性。

主 题 词：差分进化算法 机械臂 逆运动学 最短行程算法 避障算法 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1671-1815.2022.24.032

馆 藏 号：203114490...