基于唯一域方法的机器人逆向运动学求解

摘要：

针对机器人的逆运动学多解问题,提出一种基于唯一域求解的新方法.利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界,将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域;各唯一域的边界作为约束条件,将唯一域内的逆运动学求解转换为CMA-ES算法的有约束寻优;利用佳点集均匀分布性的特点,优化唯一域中CMA-ES算法求解的初始均值点.通过求6R工业机器人的逆运动学多解,阐述了该方法的应用,并以机械臂逆解数值法为参照,在钱江一号6R工业机器人和KUKA仿人机械臂上进行了2个仿真实验对比.仿真结果表明,本文所提方法在满足精度要求的前提下,平均求解时间更短.实验1中,CMA-ES算法求解一组逆解的平均速度约为5.1 ms/次,数值法求解的平均速度约为7.5 ms/次;实验2中,一组逆解的求解平均速度约为18.9 ms/次,数值法求解的平均速度约为54.8 ms/次;CMA-ES算法对两款机器人的位置跟踪精度均稳定在10-6 mm数量级.

关键词：工业机器人、唯一域、逆运动学解、雅可比矩阵、CMA-ES算法

所属期刊栏目：50

分类号：TP242.2(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金项目11602082;湖南省自然科学基金项目2018JJ4079

在线出版日期：2019-11-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：386-394