[发明专利]结合高斯混合模型和动态系统的机械臂抓取轨迹规划方法有效

专利信息
申请号: 201910845670.6 申请日: 2019-09-09
公开(公告)号: CN111002302B 公开(公告)日: 2021-10-22
发明(设计)人: 林宏鋆;盛力峰;关亮;王路;聂学雯;王炳泉;王金伍;徐鑫;吴佳宁;徐伟;郭建法;卢阳;曹亚波;王显杰;贾宝荣;潘晓婷 申请(专利权)人: 浙江瀚镪自动化设备股份有限公司
主分类号: B25J9/16 分类号: B25J9/16
代理公司: 浙江千克知识产权代理有限公司 33246 代理人: 裴金华
地址: 313000 浙江省*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 结合 混合 模型 动态 系统 机械 抓取 轨迹 规划 方法
【说明书】:

结合高斯混合模型和动态系统的机械臂抓取轨迹规划方法,包括以下步骤:建立一阶非线性系统;获取N条机械臂的示教轨迹,依据所述示教轨迹获取N条示教数据、N条位置数据;对所述N条示教数据进行预处理,对所述N条位置数据进行差分以获得N条速度数据;依据所述位置数据、所述速度数据建立高斯混合模型,依据高斯混合模型获取非线性函数的估计值;依据非线性函数的估计值训练高斯混合模型的参数,以使动态系统全局渐进稳定;给定轨迹初始值,终点值,阈值以及轨迹规划周期,获取规划轨迹。相较于现有技术,本发明能够同时建模多条多维示教轨迹,自主适应不同的机械臂的初始位置和目标点位置,且使得目标点全局渐进稳定。

技术领域

本发明涉及一种运动轨迹生成技术领域,尤其涉及结合高斯混合模型和动态系统的机械臂抓取轨迹规划方法。

背景技术

在机械臂抓取目标的过程中,首先机械臂通过外部传感器识别目标的位置,随后机械臂从初始位置规划一条到达目标位置的抓取轨迹,最终机械臂依据规划的轨迹准确抓取目标。现有技术中往往采用基于动觉示教的轨迹规划方法使得机械臂能够对抓取轨迹进行规划。如:基于高斯混合模型的轨迹规划方法、基于高斯过程回归的轨迹规划方法、基于动态运动基元的轨迹规划方法。虽然这些方法能够对机械臂的抓取轨迹进行有效的规划,但这些方法不能自主适应不同的机械臂初始位置和目标点位置,且无法保证目标点全局渐进稳定。可见,设计一种更加符合实际情况的抓取轨迹规划方法是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术的技术问题,本发明提供了结合高斯混合模型和动态系统的机械臂抓取轨迹规划方法。

为解决上述技术问题,本发明提供了以下的技术方案:

结合高斯混合模型和动态系统的机械臂抓取轨迹规划方法,包括以下步骤:

第1步:建立一阶非线性系统 ,所述一阶非线性系统的非线性函数为;

第2步:获取机械臂的N条示教轨迹,依据所述示教轨迹获取N条示教数据、N条位置数据;

第3步:对所述N条示教数据进行预处理,对所述N条位置数据进行差分以获得N条速度数据;

第4步:依据所述位置数据、所述速度数据建立高斯混合模型,所述高斯混合模型参数为,依据所述高斯混合模型获取所述非线性函数的估计值;

第5步:依据所述非线性函数的估计值训练所述高斯混合模型参数,以使动态系统全局渐进稳定;

第6步:设定轨迹初始值、终点值、阀值、轨迹规划周期,以获得规划轨迹;所述规划轨迹为:

通过一阶非线性系统来表示由机械臂所在位点至目标点之间的运动,通过上述过程利用高斯混合模型对运动轨迹进行建模,最后再通过高斯混合回归到非线性动态系统的形式,一方面使得本发明可同时建模多条多维示教轨迹,另一方面使得本发明能够自主适应不同的机械臂初始位置和目标点位置,同时,使得目标点全局渐进稳定。

进一步的,所述一阶非线性系统具有唯一平衡点,所述唯一平衡点为:

进一步的,所述第2步还包括以下步骤:第2-1步:记录所述示教轨迹的采样周期;

每条示教轨迹的采样周期相同。

进一步的,所述位置数据为:

所述第3步还包括以下步骤:第3-1步:对所述示教数据进行平滑处理;

第3-2步:将每一条示教数据统一至轨迹终点的坐标系下;

第3-3步:对所述位置数据进行差分以获得速度数据

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