受限空间机械臂避障路径与能耗最优研究OA北大核心CSTPCD

为了探讨在空间受限情况下,机械臂避障路径与能耗之间的最优关系,以五连杆机械臂为研究对象,采用D-H矩阵构建数学模型,以Euler-Lagrange方程建立动力学方程;根据系统特性,建立了机械臂最优能耗系统方程及其必要条件限制方程,运用直接配置非线性规划(DCNLP)法将两端点边界值问题(TPBVP)转换为一般非线性规划问题,采用符号语言进行编程,运算求解出系统的最优值。应用MATLAB软件进行仿真,结果表明,在受限空间内,开启避障功能时,随障碍物体积(半径)逐步增大,机械臂执行任务总时间及能耗指标值逐步增大,并在障碍物体积(半径)增大至某一值时,最优时间及能耗指标值陡增,而当障碍物体积(半径)增大至某一极值时,机械臂将无法避障。