含约束的能耗最优冗余度机械臂轨迹规划

作者：周远非; 唐海涛

来源：机械传动, 2022, 46(08): 27-32.

DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.08.005

• 冗余度机械臂
• 最优轨迹规划
• 能耗最优
• 约束处理
• 成本函数

针对如何降低冗余度或超冗余度机械臂轨迹优化复杂度的问题，提出了一种含约束的能耗最优机械臂轨迹规划方法。基于拉格朗日动力学对冗余度机械臂进行动力学建模，并利用均匀5次B样条函数来构建运动轨迹。为了提高轨迹优化的计算效率，通过在成本函数计算中处理运动学和动力学约束，设计了新的惩罚算法，以避免在所有约束都不满足的情况下运行逆动力学模型；在运行逆动力学模型进行轨迹优化之前，引入了一种新的虚拟连杆概念来替换所有冗余连杆，以消除物理上不可能的配置；同时在3自由度冗余度机械臂上对所提方法进行了实验验证。结果表明，仿真和实测获得了相同的预期最优轨迹跟踪性能，且轨迹优化后的能耗显著降低了约56.32%，验证了所提轨迹规划优化方法的有效性。

• 单位
  成都工业职业技术学院; 四川大学锦江学院