基于可控性和全局性的空间柔性机器人驱动力矩自运动规划策略.pdfVIP

维普资讯 基于可控性和全局性的空间柔性机器人驱动力矩 自运动规划策略 ——张绪平 余跃庆 基于可控性和全局性 的空间柔性机器人 驱动力矩 自运动规划策略 张绪平 余跃庆 北京工业大学，北京，100022 摘要：提 出了一种有利于控制实施并具有全局性的 自运动动力规划方法，优化了柔性机器 人关节驱动力矩 。在保证机器人实现预定运动轨迹的条件下 ，利用机器人的冗余度 ，通过优化 机器人各关节 自运动 ，尽 可能地 同时降低机器人 的关节驱动力矩和末端 的弹性 变形 的运动误 差。通过对一空间4R柔性机器人的数值仿真验证 了这一方法的有效性。 关键词 ：弹性变形 ；冗余度机器人 ；驱动力矩 ；自运动 中图分类号 ：TH112 文章编号：1004—132X(2005)15—1369一O5 A EfficientM ethodtoOptim izetheJointTorquesofaFlexiblieRedundant M anipulatorbyPlanningtheSelf—motion ZhangXuping YuYueqing BeijingPolytechnicUniversity，Beijing，100022 Abstract：Theplanningschemeofjointtorqueswasdiscussedbyoptimizingthejointself—motion ofmanipulators．Theimpovedoptimization methodwaspresented in which thecombination of oint torquesandendpointerrorswasdeterminedasoptimalobectiveandthejointself— motinvaribles wereconsidered asconstants．Thenumericalsimulation ofa4R spatialmanipulatorshowsthatthe methodiSeffectbee． Keywords：elasticdeformation；redundantmanipulator；jointtorque；self—motion 0 引言 最小二乘问题的求解方法 ，但 仍不 能完全避免计 与传统的刚性机器人相 比，柔性机器人具有 算不稳定的现象 。文献t-5]应用全局优化方法对 以下优点 ：驱动器小 ，能量消耗低 ，操作速度快 ，综 冗余度机器人的最小关节力矩进行 了规划 ，同时 合费用低 ，可 以实现更安全的操作 ，结构紧凑 ，具 优化 了关节速度和加速度。文献 [6]对冗余度机 有较高的载荷 质量 比等口j。但是 ，由于柔性机器 器人在最小二乘意义上的最小力矩的局部和全局 人杆和关节的弹性变形，一方面使机器人末端产 优化方法进行了 比较 。但是 ，以上文献在优化驱 生高频振动 ，严重影响机器人的运动精度 ；另一方 动力矩 的过程中都没有考虑关节和杆的弹性变形 面又会使机器人 的驱动力矩 产生激烈 的波动 ，给 的影 响。文献 [7]在考虑 了杆的柔性 的基础上对 机器人 的控制造成 困难 。 平面机器人的关节驱动力矩进 行了规划 ，但是规 利用机器人的冗余度 ，可以改善机器人 的运 划出的机器人的运动规律非常复杂 ，没有规律性 ， 动学和动力学特性。因此，可 以将 柔性 机器人 和 在实际运动过程 中不易控制和实施 。 冗余度机器人结合起来 ，利用机器人的冗余特性 ， 本文在深入分析冗余度机器人运动和动力特