《固定基座和移動平台機械臂統一智慧型規劃控制》是依託中山大學，由張雨濃擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：固定基座和移動平台機械臂統一智慧型規劃控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張雨濃
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著新技術革命的興起，機器人技術越來越廣泛地被套用到工業生產和生活服務中。縱觀冗餘度機械臂的研究，對固定基座機械臂的研究較多，而對移動平台機械臂的運動規劃與控制的研究則相對少。本項目從實時控制冗餘度機器臂的角度出發，擬提出、研究和開發固定基座和移動平台機械臂的統一智慧型規劃控制。基於申請者及團隊之前的工作基礎/成果，本項目將對冗餘度機械臂開展如下兩方面的研究：（1）固定基座機械臂尚未深入開展的加速度層和力矩層的統一智慧型規劃控制；（2）移動平台機械臂各層的統一智慧型協調型規劃控制。通過對傳統的基於偽逆的冗餘度解析方案的優缺點分析和對比，嘗試提出一個基於二次型最佳化的統一智慧型規劃控制理論，其將各種目標函式統一為一個二次型最佳化目標並以等式和不等式約束表述機械臂末端期望軌跡和物理環境約束。同時，開發線上求解器快速求解該二次型最佳化問題。本項目研究將提升和統一現有工作，有助冗餘度機械臂的工業套用和生活服務。
結題摘要
隨著科學技術的發展，機器人技術被越來越廣泛地套用到工業生產和生活服務之中。冗餘度機械臂的運動規劃與控制的研究是機器人技術中的一個重要研究方向。機器臂是一個末端能動機械裝置，有著廣泛的工業生產套用背景。而冗餘度機器臂因為擁有多餘的自由度，其擁有更大的操作空間，並且能滿足更多的約束。 本項目從實時控制冗餘度機器臂的角度出發，開展了對固定基座和移動平台機械臂的統一規劃控制的開發和研究。總體而言，本項目建立了以零化神經動力學/零化神經網路和二次規劃為基礎的機械臂統一規劃控制方法。首先，利用零化神經動力學方法得出一些任務的具體描述，如重複運動、誤差反饋或不同層等效等。其次，對不同類型的冗餘度機械臂的各種不同層的冗餘度解析方案統一轉化為二次型最佳化問題。接著，利用數值算法來實時求解該二次型最佳化問題。最後，將求解結果施用於實際的固定基座和移動平台冗餘度機械臂的規劃控制。此外，本項目也開發了相應算法，開展了計算機仿真和實物實驗以及套用實踐。 項目執行的四年期間，我們有序地進行了冗餘度機械臂運動規劃和控制問題的研究。其中我們在固定基座串在線上械臂、並在線上械臂以及移動平台機械臂智慧型規劃控制等多方面開展了深入細緻、積極有效的科學研究工作，包含機械臂運動控制、障礙躲避、關節極限、抗噪聲擾動和重複運動多任務運動規劃等多個方面。不僅如此，我們也在與本項目主要研究內容密切相關的零化動力學方面開展了深入的擴展研究。這四年以來，我們取得了優異的研究成果：共有143篇論文成果發表在國際/國內學術期刊或會議上，發表專著/書章6本，獲得授權發明專利6項，軟體著作權3項。 本項目建立的統一智慧型規劃控制的研究結果在計算機仿真、實物實驗以及套用實踐等多個方面都有著廣泛的套用前景。其能夠為科研人員與工程套用者提供強有力的理論和實踐基礎，也促進了冗餘度機械臂的產業發展，提高了冗餘度機械臂的套用水平，具有較大的社會效益。
