写一段PSO算法,目的是求得四自由度机器人的数值解

时间: 2023-11-30 18:06:19 浏览: 27
下面是一段使用PSO算法求解四自由度机器人数值解的Python代码: ```python import numpy as np import random # 定义目标函数 def obj_func(q): # 计算机器人末端执行器的位置 x = L1 * np.cos(q[0]) + L2 * np.cos(q[0] + q[1]) + L3 * np.cos(q[0] + q[1] + q[2]) y = L1 * np.sin(q[0]) + L2 * np.sin(q[0] + q[1]) + L3 * np.sin(q[0] + q[1] + q[2]) z = L4 * np.sin(q[3]) # 计算机器人末端执行器到目标点的距离 dist = np.sqrt((x - target_x)**2 + (y - target_y)**2 + (z - target_z)**2) return dist # 定义PSO算法 def pso(max_iter, n_particles): # 初始化粒子位置和速度 particles_pos = np.random.rand(n_particles, 4) * np.pi * 2 particles_vel = np.zeros((n_particles, 4)) # 初始化全局最优位置和个体最优位置 global_best_pos = np.zeros(4) global_best_val = np.inf particles_best_pos = particles_pos.copy() particles_best_val = np.array([obj_func(p) for p in particles_pos]) # 迭代寻找最优解 for i in range(max_iter): # 更新粒子速度和位置 particles_vel = w * particles_vel + c1 * np.random.rand(n_particles, 4) * (particles_best_pos - particles_pos) + c2 * np.random.rand(n_particles, 4) * (global_best_pos - particles_pos) particles_pos = particles_pos + particles_vel # 限制粒子位置在范围内 particles_pos[particles_pos > 2 * np.pi] -= 2 * np.pi particles_pos[particles_pos < 0] += 2 * np.pi # 计算粒子适应值 particles_val = np.array([obj_func(p) for p in particles_pos]) # 更新个体最优位置和全局最优位置 update_idx = particles_val < particles_best_val particles_best_val[update_idx] = particles_val[update_idx] particles_best_pos[update_idx] = particles_pos[update_idx] if particles_best_val.min() < global_best_val: global_best_val = particles_best_val.min() global_best_pos = particles_best_pos[particles_best_val.argmin()] return global_best_pos # 定义机器人参数和目标点 L1 = 1 L2 = 1 L3 = 1 L4 = 1 target_x = 2 target_y = 2 target_z = 1 # 定义PSO算法参数 max_iter = 50 n_particles = 20 w = 0.8 c1 = 1.5 c2 = 1.5 # 运行PSO算法 q = pso(max_iter, n_particles) # 输出结果 print('机器人末端执行器的位置为:({:.2f}, {:.2f}, {:.2f})'.format(L1 * np.cos(q[0]) + L2 * np.cos(q[0] + q[1]) + L3 * np.cos(q[0] + q[1] + q[2]), L1 * np.sin(q[0]) + L2 * np.sin(q[0] + q[1]) + L3 * np.sin(q[0] + q[1] + q[2]), L4 * np.sin(q[3]))) print('机器人关节角度为:({:.2f}, {:.2f}, {:.2f}, {:.2f})'.format(q[0], q[1], q[2], q[3])) ``` 该代码首先定义了目标函数 `obj_func`,该函数输入机器人四个关节的角度,输出机器人末端执行器到目标点的距离。然后定义了PSO算法 `pso`,该算法输入最大迭代次数和粒子数量,输出最优解(即机器人四个关节的角度)。最后,定义了机器人的参数和目标点,并运行PSO算法,输出机器人末端执行器的位置和关节角度。 需要注意的是,该代码并没有考虑机器人运动学和动力学的限制,因此得到的解可能并不可行。如果需要得到可行解,需要在PSO算法中加入相应的限制条件。

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