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快速连续反应-避障作业环境下的七自由度灵巧臂轨迹规划

任子武 朱秋国 熊蓉

任子武, 朱秋国, 熊蓉. 快速连续反应-避障作业环境下的七自由度灵巧臂轨迹规划. 自动化学报, 2015, 41(6): 1131-1144. doi: 10.16383/j.aas.2015.c140676
引用本文: 任子武, 朱秋国, 熊蓉. 快速连续反应-避障作业环境下的七自由度灵巧臂轨迹规划. 自动化学报, 2015, 41(6): 1131-1144. doi: 10.16383/j.aas.2015.c140676
REN Zi-Wu, ZHU Qiu-Guo, XIONG Rong. Trajectory Planning of 7-DOF Humanoid Manipulator under Rapid and Continuous Reaction and Obstacle Avoidance Environment. ACTA AUTOMATICA SINICA, 2015, 41(6): 1131-1144. doi: 10.16383/j.aas.2015.c140676
Citation: REN Zi-Wu, ZHU Qiu-Guo, XIONG Rong. Trajectory Planning of 7-DOF Humanoid Manipulator under Rapid and Continuous Reaction and Obstacle Avoidance Environment. ACTA AUTOMATICA SINICA, 2015, 41(6): 1131-1144. doi: 10.16383/j.aas.2015.c140676

快速连续反应-避障作业环境下的七自由度灵巧臂轨迹规划

doi: 10.16383/j.aas.2015.c140676
基金项目: 

国家自然科学基金(61273340, 61473258)资助

详细信息
    作者简介:

    任子武 苏州大学机器人与微系统研究中心副教授. 2008 年获得哈尔滨工业大学博士学位. 主要研究方向为计算智能理论与应用, 机器人运动控制.E-mail: zwren@suda.edu.cn

    通讯作者:

    熊蓉 浙江大学智能系统与控制研究所教授. 2009 年获得浙江大学博士学位.主要研究方向为仿人机器人, 定位与地图构建. E-mail: rxiong@iipc.zju.edu.cn

Trajectory Planning of 7-DOF Humanoid Manipulator under Rapid and Continuous Reaction and Obstacle Avoidance Environment

Funds: 

Supported by National Natural Science Foundation of China (61273340, 61473258)

  • 摘要: 人类经长期学习训练后能对高速物体 (如棒球、乒乓球等)具有快速连续反应作业的运动技能, 从深层次上揭示是由于人体在其训练过程中不断学习优选了相应手臂的动作轨迹, 并储存了丰富的经验和知识. 受人体手臂动作此行为机制启发, 本文提出一种 7-DOF灵巧臂快速连续反应-避障作业的轨迹规划方法. 该方法将灵巧臂对高速物体目标作业的轨迹规划问题转化为动作轨迹参数化优选问题, 考虑作业过程中灵巧臂的机构物理约束和障碍约束条件, 以灵巧臂目标可作业度指标构建适应度函数, 采用粒子群优化 (Particle swarm optimization, PSO)方法优选作业轨迹中的冗余参数; 在此基础上 利用灵巧臂动作轨迹参数化优选方法构建相应作业环境下的知识数据库, 实现灵巧臂对高速物体目标的快速连续反应作业. 以仿人机器人乒乓球对弈作业为例, 将该方法应用于 7-DOF灵巧臂乒乓球作业的轨迹规划中. 数值实验及实际对弈试验结果表明, 该方法不仅能使灵巧臂所规划的轨迹 满足灵巧臂机构物理约束与障碍约束条件, 同时能实现灵巧臂对乒乓球体的快速连续反应作业, 验证了该方法的有效性.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-22
  • 修回日期:  2015-02-09
  • 刊出日期:  2015-06-20

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