[发明专利]一种冗余型机械手自主自适应轨迹规划方法

说明书

本发明公开了一种冗余型机械手自主自适应轨迹规划方法，包括如下步骤：S101：建立冗余型机械手的运动学模型并获取结构参数和工作空间；根据冗余型机械手的结构参数和工作空间，对末端执行器进行路径规划；S102：依据冗余型机械手路径规划结果和任务需求，设置相应的伪吸引子和时间约束，建立冲击最优化轨迹问题的目标函数，选取若干轨迹点作为参数输入径向基神经网络，由径向基神经网络输出轨迹散点；S103：基于分段7次多项式插补算法拟合径向基神经网络输出的轨迹散点；S104：求解逆运动学方程获得关节空间轨迹；将轨迹参数导入基于VTK的可视化验证系统，验证轨迹的合理性。本发明可以实现冗余型机械手轨迹的快速优化，具有轨迹优化合理的优点。

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，特别涉及一种冗余型机械手自主自适应轨迹规划方法。

背景技术

冗余型机械手是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运作业是指用一种设备握持工件，从一个加工位置移到另一个加工位置。冗余型机械手可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。冗余型机械手被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等生产场景的自动搬运，它们有力地推动了汽车、电子、物流等传统制造业的快速发展。

目前轨迹规划主要根据已知特定任务进行特定的轨迹规划，但是当工厂里有多种不同作业任务则需要多次人为轨迹规划，且同一作业任务常常也存在零件公差带来的轨迹变化，这极大地影响了中小型企业柔性化加工作业的应用效率。如何适应当前柔性加工潮流下，实现自主自适应智能轨迹规划是当前轨迹规划现存问题之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种冗余型机械手自主自适应轨迹规划方法。本发明有效的解决了轨迹自主自适应规划、轨迹规划结果验证等问题，保证冗余型机械手高速、低抖动地运行，更加适应行业柔性化、高生产节拍发展需求，满足高速运行状态下冗余型机械手轨迹的快速优化。

本发明的技术方案：一种冗余型机械手自主自适应轨迹规划方法，包括如下步骤：

S101：基于代数几何法建立冗余型机械手的运动学模型，根据运动学模型得到冗余型机械手的结构参数和工作空间；根据冗余型机械手的结构参数和工作空间，对末端执行器进行路径规划；

S102：依据冗余型机械手路径规划结果和任务需求，设置相应的伪吸引子和时间约束，建立冲击最优化轨迹问题的目标函数，选取若干轨迹点作为参数输入径向基神经网络，由径向基神经网络输出轨迹散点；

S103：基于分段7次多项式插补算法拟合径向基神经网络输出的轨迹散点；

S104：求解逆运动学方程获得关节空间轨迹；将轨迹参数导入基于VTK的可视化验证系统，验证轨迹的合理性。

上述的冗余型机械手自主自适应轨迹规划方法，所述结构参数和工作空间获取包括如下步骤：

S1011：根据冗余型机械手结构建立笛卡尔空间坐标系；

S1012：构建的冗余型机械手在坐标系中的正运动学模型，所述正运动学模型公式如下所示；

y＝-l₂sinr₂-(d₄-l₃)sin(r₂+r₃)-l₅sin(r₂+r₃+r₅)

z＝d₀+d₁+l₂ cosr₂+(d₄-l₃)cos(r₂+r₃)+l₅ cos(r₂+r₃+r₅)