本文關(guān)鍵詞：基于動力學(xué)的機(jī)械臂最優(yōu)軌跡規(guī)劃

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【摘要】：機(jī)械臂軌跡規(guī)劃是機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃領(lǐng)域中至關(guān)重要的經(jīng)典研究方向之一。隨著機(jī)器人時代的到來,機(jī)械臂在工業(yè)制造中得到了廣泛的應(yīng)用,如何更好的利用機(jī)械臂的運(yùn)動性能,獲得運(yùn)行時間較短或者消耗能量更少的運(yùn)動軌跡成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。本文在總結(jié)歸納機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)軌跡規(guī)劃、動力學(xué)軌跡規(guī)劃和動力學(xué)模型參數(shù)辨識等方向上研究成果的基礎(chǔ)上,開展了以下幾部分工作：1.本文介紹了一種離線動力學(xué)參數(shù)辨識框架,并且重點(diǎn)改進(jìn)了參數(shù)估計方法,采用帶權(quán)重的最小二乘法進(jìn)行參數(shù)估計,使得在參數(shù)估計的過程中可以對精確的測量數(shù)據(jù)和不精確的測量數(shù)據(jù)區(qū)別對待。最后在彈性機(jī)械腿上驗(yàn)證此辨識流程的有效性。2.本文將基于動力學(xué)模型的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題變換為凸問題進(jìn)行求解,通過改進(jìn)此凸問題的目標(biāo)函數(shù),即添加額外的表示能量和力矩變化率的代價函數(shù),使得規(guī)劃軌跡在兼顧時間較優(yōu)的情況下更加便于機(jī)械臂執(zhí)行。3.本文基于時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃的結(jié)果,給出一種給定運(yùn)動時間的能量最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法,通過采用動態(tài)規(guī)劃算法,在時間軸上進(jìn)行搜索得到給定運(yùn)動時間的能量最優(yōu)軌跡。
【關(guān)鍵詞】：軌跡規(guī)劃 動力學(xué)模型 時間最優(yōu) 能量最優(yōu)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 相關(guān)研究12-18
• 1.2.1 基于運(yùn)動學(xué)的機(jī)器人軌跡規(guī)劃13-15
• 1.2.2 基于動力學(xué)的機(jī)器人軌跡規(guī)劃15-16
• 1.2.3 動力學(xué)模型參數(shù)辨識16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 機(jī)械臂動力學(xué)模型參數(shù)辨識21-37
• 2.1 引言21-22
• 2.2 模型建立22-24
• 2.2.1 剛體動力學(xué)23
• 2.2.2 重力補(bǔ)償、動力學(xué)耦合和摩擦力23-24
• 2.3 辨識實(shí)驗(yàn)設(shè)計24-25
• 2.3.1 激勵軌跡參數(shù)的選擇24-25
• 2.3.2 激勵軌跡最優(yōu)化25
• 2.4 數(shù)據(jù)獲取和信號處理25-28
• 2.4.1 數(shù)據(jù)平均和噪聲方差估計26
• 2.4.2 關(guān)節(jié)速度和關(guān)節(jié)加速度的計算26-28
• 2.5 參數(shù)估計和模型驗(yàn)證28-30
• 2.5.1 參數(shù)估計28-29
• 2.5.2 模型驗(yàn)證29-30
• 2.6 實(shí)驗(yàn)與分析30-35
• 2.6.1 模型建立與激勵軌跡設(shè)計31
• 2.6.2 數(shù)據(jù)處理與參數(shù)估計31-34
• 2.6.3 模型驗(yàn)證34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-37
• 第三章 基于凸優(yōu)化的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 基本問題描述37-39
• 3.3 基本時間最優(yōu)問題到凸優(yōu)化控制問題的變換39-40
• 3.4 擴(kuò)展的凸優(yōu)化控制問題40-43
• 3.4.1 其他不等式約束41-42
• 3.4.2 目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化42
• 3.4.3 廣義的時間最優(yōu)問題42-43
• 3.5 數(shù)值計算43-46
• 3.6 實(shí)驗(yàn)與分析46-49
• 3.6.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)說明46-47
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-51
• 第四章 給定運(yùn)動時間的能量最優(yōu)軌跡規(guī)劃51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 問題模型建立51-54
• 4.2.1 基本問題描述52
• 4.2.2 建模52-54
• 4.3 基于動態(tài)規(guī)劃的給定運(yùn)動時間能量最優(yōu)軌跡規(guī)劃54-59
• 4.3.1 動態(tài)規(guī)劃算法概述54-56
• 4.3.2 動態(tài)規(guī)劃算法應(yīng)用于軌跡規(guī)劃56-59
• 4.4 實(shí)驗(yàn)與分析59-63
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺介紹59-60
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65
• 5.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 作者簡歷73-75
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果75

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