機械臂逆運動學的帶修復策略自適應差分進化求解*

李志敏

(無錫工藝職業技術學院機電與信息工程學院，無錫 214200)

0 引言

冗余機械臂逆運動學求解問題具有非線性、高耦合性等特點，因此逆運動學求解存在較大困難。冗余機械臂逆解的精度和優劣，將直接決定機械臂末端執行器的定位精度、驅動耗時和耗能[1]，因此研究機械臂逆運動學求解問題具有較大理論價值和實用價值。

機械臂運動學逆解是指根據給定的末端執行器位姿，求解對應的關節角空間點。求解方法可以分為三類，分別為幾何法、代數數值法、智能搜索法。幾何法依據機械臂的機械結構，使用幾何知識對逆運動學進行求解。胡奎等[2]引入了臂角變量的概念，將關節角限位與臂角可行范圍進行映射，并將該映射關系進行線性展開，得到了一種冗余機械臂逆運動學求解方法。FARIA等[3]通過最小化當前位置和自運動范圍邊界，實現避關節限位和避奇異，同時求出運動學逆解。代數數值法是指使用增廣雅可比矩陣、偽逆法、梯度投影法等進行逆運動學求解。東輝等[4]使用傅里葉變換和卷積定理構造非線性空間密度函數，使用迭代法求解該密度函數，從而得到運動學逆解。WAN等[5]在最小二乘范數法中引入了彈性場函數，從而提出了改進最小二乘范數法的逆運動學求解方法。基于智能搜索算法的求解思路為，將逆運動學求解問題轉化為搜索問題，包括粒子群算法、遺傳算法等。謝習華等[6]提出了權值自適應差分進化算法，并使用映射關系解決邊界約束問題，與傳統算法提高了求解精度和速度。……