基于免疫多目標(biāo)的六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃.pdf

1、軌跡規(guī)劃是機(jī)械臂設(shè)計(jì)和控制中的一項(xiàng)基本問(wèn)題。為優(yōu)化機(jī)械臂的工作性能，提高機(jī)械臂的工作效率，本文將機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的執(zhí)行時(shí)間和能量消耗作為優(yōu)化目標(biāo)，采用免疫多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)機(jī)械臂在給定路徑和約束前提下的軌跡進(jìn)行優(yōu)化，并設(shè)計(jì)了一種新的約束處理策略。最后運(yùn)用非均勻有理B樣條曲線（NURBS）對(duì)一組離散路徑點(diǎn)構(gòu)成的給定路徑進(jìn)行插值擬合，在確保機(jī)械臂沿著原來(lái)路徑運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，又可以實(shí)現(xiàn)用戶期望的運(yùn)動(dòng)性能。
　　首先，對(duì)人工免疫多目標(biāo)優(yōu)化算法

2、、基于單目標(biāo)方法和多目標(biāo)方法的機(jī)械臂軌跡規(guī)劃的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀展開(kāi)了綜述。在此基礎(chǔ)上，提出將改進(jìn)的免疫多目標(biāo)算法運(yùn)用于六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃的研究中來(lái)。
　　其次，闡述了機(jī)械臂系統(tǒng)的基本組成、相關(guān)技術(shù)參數(shù)以及運(yùn)動(dòng)控制研究中所涉及的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)等基礎(chǔ)性知識(shí)。對(duì)本文的研究對(duì)象-六自由度串聯(lián)機(jī)械臂做了具體剖析，采用改進(jìn)后的D-H建模方法建立出一種較為簡(jiǎn)便的機(jī)械臂數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)分析和仿真驗(yàn)證了模型的可行性。
　　然后，挖掘了機(jī)械臂軌跡

3、規(guī)劃的基本原理，重點(diǎn)對(duì)關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃和軌跡生成做了介紹。針對(duì)機(jī)械臂軌跡優(yōu)化過(guò)程中的約束限制，提出了一種新的約束免疫多目標(biāo)優(yōu)化算法CIMOA。CIMOA采用一種新策略來(lái)處理約束條件，將解的收斂性、均勻性和可行性作為約束多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的一個(gè)子問(wèn)題。測(cè)試結(jié)果表明，新算法得到的解不僅可行性較好，而且收斂于真實(shí)的Pareto前沿，分布均勻性也不錯(cuò)。
　　最后，建立免疫多目標(biāo)六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃模型。在給定路徑和系統(tǒng)約束的前提下，以執(zhí)

4、行時(shí)間最優(yōu)和能量消耗最低作為優(yōu)化目標(biāo)，將CIMOA算法應(yīng)用到機(jī)械臂軌跡規(guī)劃中。采用具有局部支撐性和修改性優(yōu)勢(shì)的7次NURBS構(gòu)造出機(jī)械臂關(guān)節(jié)空間軌跡曲線，有效保證了關(guān)節(jié)速度、加速度和加加速度的高階連續(xù)性和平穩(wěn)性。在硬件平臺(tái)上對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行搬運(yùn)示教操作以獲取所需參數(shù)，通過(guò)Matlab軟件平臺(tái)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械臂各關(guān)節(jié)經(jīng)過(guò)所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的總時(shí)間明顯變短并且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中消耗的能量也較低，得到的關(guān)節(jié)空間軌跡均平滑，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂