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基于变分法的三关节机械臂能耗最小路径规划
  • ISSN号:1003-501X
  • 期刊名称:《光电工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP24[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]山东航天电子技术研究所,山东烟台264670, [2]中国科学院光电技术研究所,成都610209
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2013CB733000); 国防科工局空间碎片“十二五”项目(k0201210)资助项目
中文摘要:

为解决三关节空间机械臂能耗最小路径规划问题,给出了空间机械臂能耗函数,将其视为各关节角函数的泛函,从而将能耗最小路径规划问题转化成了固定边界的泛函求极值问题。利用变分法求出了能耗最小路径的微分方程组。利用上三角矩阵逆矩阵的表示式,将微分方程组转化成以标准状态方程的形式表示的微分方程组。与微分几何的方法相比,这种方法避免了逆矩阵的运算,使转化过程的运算更加简单。针对一组三关节机械臂参数,利用Matlab进行了仿真,求出了以标准状态方程的形式表示的微分方程组初值问题的解。利用随机搜索方法通过初值问题的解得到了边值问题的解,实现了能耗最小路径规划,并证实了变分法的可行性。

英文摘要:

In order to solve the problem of space manipulator path planning with minimum energy consumption, the energy function of space manipulator is derived first, and then the energy function is regarded as the functional of 3 joint angle functions. The problem of space manipulator path planning with minimum energy consumption is translated into a problem of the functional extreme with fixed boundary. A system of equations for expressing the path with minimum energy consumption is derived from resolving the problem of the functional extreme by using variational method. By means of the inverse matrix expression of the upper triangular matrix, the system of equations is translated into a new one consisted of normal state equations. The method can avoid complex inverse matrix computing, and make the computation of the transition process simpler when compared with differential geometry method. For a group of parameters of the 3R manipulator, the initial value problem of the new system of equations is solved by using Matlab simulation method. The solution of the boundary value problem of the new system of equations, representing the path with minimum energy consumption, is obtained from the solutions of initial value problem of the same system of equations by using random search method, and the feasibility of variational method for solving this kind of problem is also validated.

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期刊信息
  • 《光电工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院光电技术研究所 中国光学学会
  • 主编:罗先刚
  • 地址:四川省成都市双流350信箱
  • 邮编:610209
  • 邮箱:oee@ioe.ac.cn
  • 电话:028-85100579
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-501X
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1346/O4
  • 邮发代号:62-296
  • 获奖情况:
  • 四川省第二次期刊质量考评自然科学期刊学术类质量...,四川省第二届优秀期刊评选科技类期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:14003