一種改進差分進化算法的單關節機械臂控制方法*

陳曉彤，祁文哲，孟建軍，李德倉，胥如迅

(蘭州交通大學a.機電技術研究所；b.甘肅省物流及運輸裝備信息化工程技術研究中心；c.甘肅省物流與運輸裝備行業技術中心，蘭州 730070)

0 引言

隨著工業自動化的發展，自動化作業逐漸代替人工操作，在機械運動中，不同軌跡規劃會產生不同程度的振蕩及能耗，于是，在機械控制系統中尋找最優軌跡并使其能耗最小成為熱點話題[1]。對于不同領域，如航空航天[2]、電網[3]、農業[4]等，機械臂軌跡優化要求也大不相同，從而導致機械臂末端位姿調整幅度的程度不同，因此，對機械臂進行準確的軌跡規劃尤為重要。

目前，在工業自動化裝備領域中，常用的軌跡規劃方法有A*搜索算法、人工勢場法及智能優化算法。A*搜索算法[5]將傳統Dijkstra算法和基于貪心策略的BFS(breadth first search)算法結合起來，以最小代價尋找一條全局軌跡規劃下的最短軌跡，且計算速度快。人工勢場法[6]由KHATIB提出，通過虛擬一種力場在機器人、目標位置、障礙物三者之間建立約束關系。智能優化算法[7]在控制工程、路徑規劃等領域均取得了一定成果，根據大自然規律和生物群體行為進行優化。上述前兩種算法的處理過程中并不是每一步均朝著目的點進行優化，所以，搜索得到的軌跡不是最優結果，而智能優化算法是通過隨機搜索確定最優軌跡，因此，在軌跡規劃中具有更好的優勢。

機械臂作為工業機器人的作業裝備，其避障與軌跡規劃對精確完成作業具有重要意義。……