基于自适应radau伪谱法的机械手轨迹规划方法研究

摘要

考虑到机器人在工作过程中不同的轨迹规划造成关节力矩的变化对于负载能力有一定的影响,为提高机械手的负载能力,采用自适应radau伪谱法对机械手进行轨迹优化。依据建立的二自由度和三自由度机械手的动力学模型,以关节位置、速度作为状态变量,力矩作为控制变量,并考虑机械手运动过程中的状态约束,边界约束,再以关节力矩平方和作为Bolza最优控制问题的优化目标函数,利用自适应radau伪谱法将连续最优控制问题转化为非线性规划问题,在求解过程中动态调整运动过程分段个数和多项式阶数来提高求解速率,得出最优关节力矩。将该种方法与五次多项式插值轨迹规划得到的关节力矩进行对比,仿真结果表明,该种方法明显的降低了机械手的各关节力矩,提高了机械手的负载能力。最后通过实验验证了该种方法的正确性、有效性。