采用蜣螂优化算法的冗余机械臂运动学分析

Kinematics Analysis of Redundant Robotic Arm by Dung Beetle Optimization Algorithm

为解决冗余度机械臂在运动学计算过程中存在奇异现象与容错度过低的问题,以7-DOF机械臂为研究对象,采用一种元启发式的蜣螂算法对其进行运动学求解。在MATLAB中利用robotics toolbox建立7-DOF机械臂的D-H参数模型,对7-DOF机械臂进行运动学建模,并建立其对应的目标函数;在蜣螂优化算法中,通过对目标函数设置不同的蜣螂种群数量与迭代次数,分别采用改进的正弦建模蜣螂优化算法与传统的正切建模蜣螂优化算法求解目标函数的收敛性,通过对比分析确定参数值设置的可靠性;将参数设置结果应用于7-DOF冗余机械臂逆运动学求解过程中,根据冗余机械臂初始位姿与期望位姿进行计算,结果表明冗余机械臂逆解的关节角误差在0.060 2 mm内,采用改进的正弦建模的蜣螂优化算法求解的迭代次数较小,且最佳值较优,比传统的正切函数建模提高了目标函数的适应性,提高了全局最优的收敛性,同时提高了7-DOF机械臂运动学规划的精度与适应性。