[发明专利]基于自适应遗传算法的机械臂轨迹规划方法及系统

摘要

本发明提供了一种自适应遗传算法的机械臂轨迹规划方法及系统，其方法包括：首先建立机械臂的运动学模型，并将机械臂的空间作业轨迹离散化为一系列空间插值点，进而利用所述逆运动学模型，将所述空间插值点转换至关节空间下对应的关节插值点；然后采用3‑5‑3样条插值算法所述关节插值点进行插值，得到机械臂的关节空间轨迹曲线，进而建立目标函数和约束条件；最后采用自适应遗传算法对机械臂的运动总能量进行优化，得到最优关节空间轨迹曲线。本发明的有益效果是：使机械臂在运动过程中能量消耗最小，保证求解出的轨迹为能量消耗最小的情况下的最优轨迹，且易于实施，易于应用于工业生产中。

主权项

1.一种自适应遗传算法的机械臂轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：S101：根据机械臂的运动学参数，建立机械臂的运动学模型；所述运动学模型包括：正运动学模型和逆运动学模型；所述运动学参数根据机械臂的实际物理结构获得；S102：将机械臂的空间作业轨迹离散化为一系列空间插值点，并利用所述逆运动学模型，将所述空间插值点转换至关节空间下对应的关节插值点；S103：采用3‑5‑3样条插值算法对所述关节插值点之间的轨迹进行插值，以依次连接各空间插值点，得到机械臂的关节空间轨迹曲线；S104：根据机械臂的关节空间轨迹曲线，建立目标函数和约束条件；其中，目标函数如公式(1)所示，约束条件如公式(2)所示：上式中，f₂(t)为机械臂的运动总能量；E_j1、E_j2和E_j3分别为机械臂第j个关节的第一段、第二段和第三段轨迹所消耗的能量；P_j为机械臂第j个关节的输出功率，为机械臂第j个关节的角速度；P_jmax和分别为第j个关节输出功率和角速度的最大值，为预设值；其中，j＝1,2,3,…,n，n为机械臂的关节总数；S105：根据目标函数和约束条件，采用自适应遗传算法对机械臂的运动总能量进行优化，从而得到机械臂的最优关节空间轨迹曲线。