一种冗余机械臂构型优化方法

针对存在结构偏置7自由度机械臂的逆运动学问题,本文提出了一种选择最优关节角参数的位置级逆运动学优化算法,根据基于关节参数固定的关节角解析解,将牛顿迭代法与拉格朗日乘子法相结合,将机械臂最优构型的计算问题转化为机械臂最优标志参数的寻根问题,分别针对关节构型、关节力矩整体进行优化,求解出最优构型.该方法与速度级逆运动学算法对比,具有计算精度高、收敛速度快的优点,并且进行了对比仿真实验.结果表明:相较于速度级算法,该方法得到的逆解没有终态自运动,位姿精度高4个数量级,关节最大受力降低了13％,并且力矩优化速度更快,具有十分重要的在轨应用意义.