基于简化LVI的神经网络解决冗余平面机器人加速度级重复运动规划

1 下载量 33 浏览量 更新于2024-07-15 收藏 1015KB PDF 举报
本文主要探讨了冗余平面机器人在关节加速度级的重复运动规划问题,提出了一种基于简化LVI(Linear Velocity Inequality,线性速度不等式)的混合神经网络求解方法。这项创新的研究由杨云龙等人进行,他们隶属于中山大学信息科学技术学院和深圳中山大学研究院,地址分别位于广州和深圳。 传统的重复运动规划(Repetitive Motion Planning, RMP)通常关注关节角度和速度控制,然而,这篇论文着重于加速级别,即关节加速度的约束,这在实际工业应用中具有重要意义,例如精密装配、精细操作或高精度重复任务中,对机器人的动态性能有着更高的要求。为了实现这一目标,作者借鉴了张等人提出的神经动力学方法,该方法能够有效地处理多链接平面机器人系统中的复杂动力学特性。 张等人通过简化LVI基础的原-对偶神经网络结构,设计了一套适用于冗余平面机器人系统的加速级RMP(Accelerated RMP, ARMP)方案。这个方案的关键在于将关节角度限制、关节速度限制和关节加速度限制整合到一个统一的数学框架中,通过二次优化的形式表达,使得运动规划更加精确且鲁棒。这种方法的优势在于它能够在保证运动质量的同时,考虑到冗余度带来的灵活性,提高了机器人执行复杂轨迹的能力。 ARMP方案的实施步骤可能包括以下几个阶段: 1. **模型建立**:首先,构建冗余平面机器人动力学模型,考虑关节加速度作为决策变量。 2. **神经网络设计**:利用简化LVI,设计神经网络架构,以便在网络内部处理速度不等式约束,确保运动的可行性。 3. **优化算法**:将关节加速度级的RMP转化为一个二次优化问题,利用神经网络的非线性映射能力求解最优加速度路径。 4. **收敛性与稳定性分析**:证明简化LVI的神经网络方法在求解过程中保持收敛性和稳定性,确保规划出的轨迹是可执行的。 5. **实验验证**:通过数值仿真和实际机器人实验验证ARMP方案的有效性和优越性,展示其在冗余平面机器人上的实际应用效果。 总结来说,这篇研究论文提出了一个新颖的、实用的重复运动规划策略,不仅提升了机器人在复杂运动任务中的性能,还为理论与实际应用之间的桥梁搭建了坚实的基础。该成果对于推动机器人技术在制造业和其他领域的应用具有重要价值。