[发明专利]一种多自由度空间机构运动规划方法

摘要

本发明公开了一种多自由度空间机构运动规划方法，包括步骤将多自由度空间机构模型分拆为若干单自由度的构件子模型；建立相应的包含运动学自由度的构件有限元模型；确定各驱动环节所需执行位移，并确定各驱动环节所采用的参数化运动函数；将各驱动环节的参数化运动函数作为边界条件施加到装配体有限元模型中；获得多自由度空间机构机构中的各构件子模型的运动仿真信息，并进而获得振动测量点相对于终止理想位置的相对位移、速度信息；判断多自由度空间机构是否满足最终定位精度要求；将整体运动时间最小化作为优化目标；找到迭代过程中运动规划参数的最优参数。与现有技术相比，本发明可获得有效总体定位时间最短对应的运动规划函数最优参数。

主权项

1.一种多自由度空间机构运动规划方法，其特征在于，包括步骤：S1：根据多自由度空间机构的自由度合成关系将多自由度空间机构模型分拆为若干单自由度的构件子模型，其中每个构件子模型与下一连接层次的构件子模型的连接关系位置为振动测量点；S2：根据各构件子模型的几何信息，建立相应的包含运动学自由度的构件有限元模型，将各构件有限元模型根据其驱动关节的装配关系生成多自由度空间机构的包含运动学自由度的装配体有限元模型；S3：根据多自由度空间机构点位工作动作的运动反解来确定各驱动环节所需执行位移，并确定各驱动环节所采用的参数化运动函数；S4：将所述各驱动环节的参数化运动函数作为边界条件施加到所述包含运动学自由度的装配体有限元模型中；S5：根据所述多自由度空间机构机构的几何非线性有限元模型和参数化运动函数边界条件，获得多自由度空间机构机构中的各构件子模型的运动仿真信息，并进而获得所述振动测量点相对于终止理想位置的相对位移、速度信息；S6：根据各振动测量点处的相对位移、速度信息来实时判断多自由度空间机构是否满足最终定位精度要求，重复步骤S5，直至满足定位精度要求，并获取振动测量点满足定位精度要求时刻与运动规划终止时刻之间的所用残余振动衰减时间长度；S7：将残余振动衰减时间以及运动驱动时间求和得到整体运动定位时间，并将整体运动时间最小化作为优化目标；S8：若通过迭代收敛准则可以判定整体运动时间为最小值时，则对应迭代过程中的运动规划参数为最优参数；若整体运动时间不是最小值，则基于梯度优化算法计算运动参数的优化搜索方向与搜索步长，并更新步骤S3中的参数化运动函数，重复步骤S3‑S7进行迭代计算，直至找到迭代过程中运动规划参数的最优参数。