冗余仿人臂避关节物理约束的一种逆运动学问题求解方法.pdfVIP

学兔兔 第 50卷第 19期 机 械 工 程 学 报 V_ol_5O NO．19 2014年 10 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING 0ct． 2014 DoI：1O．3901，JM E．2014．19．058 冗余仿人臂避关节物理约束的一种逆运动学 问题求解方法水 任子武 朱秋国2 熊 蓉2 (1．苏州大学机器人与微系统研究中心 苏州 215021； 2．浙江大学智能系统与控制研究所 杭州 310027) 摘要：冗余仿人臂有无穷多组逆运动学解满足末端位姿要求，但由于其连杆机构与形状的设计仿人臂每个 自由度都有关节位 置物理约束。为使所求取的逆运动学解最大化地远离仿人臂关节限位，提出冗余仿人臂(8．D0F)一种几何一数值迭代相结合求 解逆运动学问题方法，该方法在计算出仿人臂逆运动学解几何表达式基础上，以仿人臂的 “远离限位度”指标构建适应度函 数并以此为寻优 目标，通过粒子群优化方法(Particleswarmoptimization，PSO)有哪些信誉好的足球投注网站冗余关节角最优组合，并获得满足仿人臂末 端位姿要求的最优逆运动学解。该方法不仅解决了冗余仿人臂逆运动学多解问题，而且所求关节角不存在理论误差、求解速 度快及所求关节角远离关节位置限位裕量大的优点，仿真试验验证了该方法有效性。 关键词：冗余仿人臂；逆运动学；几何法；数值迭代；远离限位度 中图分类号：TP18 A JointPhysicalConstraintsAvoidanceM ethodforInverseKinematics Problem ofRedundantHumanoidM anipulator RENZiwu ZHUQiuguo XIONGRong (1．RoboticsandMicrosystemsCentre，SoochowUniversity,Suzhou215021； 2．InstituteofCyber-SystemsandConrtol，ZhejiangUniversiyt,Hnagzhou310027) Abstract：ThereareinnumerableinversekinematicsSOlutionsthatcallmeetthedemandofend-effectorpositionnadorientationfor theredundanthumanoidmanipulator．Alsoeachmnaipulatorjointhasitsphysicalconstraintsofrhteconnectingrodstructureand figurationdesign．Inordertomaketheinversekinematicssolutionawayfrom thejointpositionlimitationmaximization，na algorithm thatcombinesgeometrymethodandnumericaliterativemethodisproposedtosolvehteinversekinematicsproblem of redundnathumanoidmnaipulator(8-DOF)．Basedonhtederivedgeometricfomrulaoftheinversekinematicsproblem，the“Away LimitationLevel”ofthehumanoidmanipulatorisadoptedasfitnessfunction andoptimizationgoal，andhtenparticle swarm optimization(PSO)isusedtosearchofrtheoptimalcombinationoftheredunda