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基于动力学的机械臂最优轨迹规划

胡友忠  
【摘要】:机械臂轨迹规划是机器人运动规划领域中至关重要的经典研究方向之一。随着机器人时代的到来,机械臂在工业制造中得到了广泛的应用,如何更好的利用机械臂的运动性能,获得运行时间较短或者消耗能量更少的运动轨迹成为人们关注的重点。本文在总结归纳机械臂运动学轨迹规划、动力学轨迹规划和动力学模型参数辨识等方向上研究成果的基础上,开展了以下几部分工作:1.本文介绍了一种离线动力学参数辨识框架,并且重点改进了参数估计方法,采用带权重的最小二乘法进行参数估计,使得在参数估计的过程中可以对精确的测量数据和不精确的测量数据区别对待。最后在弹性机械腿上验证此辨识流程的有效性。2.本文将基于动力学模型的时间最优轨迹规划问题变换为凸问题进行求解,通过改进此凸问题的目标函数,即添加额外的表示能量和力矩变化率的代价函数,使得规划轨迹在兼顾时间较优的情况下更加便于机械臂执行。3.本文基于时间最优轨迹规划的结果,给出一种给定运动时间的能量最优轨迹规划方法,通过采用动态规划算法,在时间轴上进行搜索得到给定运动时间的能量最优轨迹。


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