空间机器人动力学奇异回避的笛卡尔轨迹规划

作者：金荣玉; 耿云海^*

来源：宇航学报, 2020, 41(08): 989-999.

• 空间机器人
• 轨迹规划
• 动力学奇异
• 基座姿态扰动
• 运动时间
• 混沌粒子群优化算法(CPSO)

针对空间机器人动力学奇异的回避问题,提出一种基于组合函数的笛卡尔轨迹规划方法。将梯形规划与正弦函数相结合,对机械臂末端的位姿进行参数化。机械臂沿着某一轨迹运动时,根据阻尼最小方差法(DLS)的特点,提出一种判断是否发生动力学奇异的方法,并据此进行轨迹规划。该方法可以保证空间机械臂运动过程中不会遇到动力学奇异。此外,将基座姿态扰动和机械臂运动时间作为目标函数的一部分,最终,轨迹规划问题转化为多目标优化问题,并利用混合整数规划的混沌粒子群优化算法(CPSO)进行求解。该优化算法能够改善标准粒子群算法(PSO)的"早熟"现象。仿真结果表明,新方法能够有效处理动力学奇异问题,减小基座姿态扰动及运动时间。

• 单位
  哈尔滨工业大学