基于傅里叶级数的最优能量运动轨迹优化方法

从机器人关节空间出发,以单关节系统为例,针对机器人关节空间能量最优的运动轨迹优化方法进行了研究。在基于Stribeck摩擦模型构造单关节系统动力学模型的基础上,建立了以傅里叶级数表征任意位置和规律的运动轨迹规划方案。以能量作为优化目标,通过添加边界位置、速度及加速度等约束条件,构建了运动轨迹优化的理论模型。基于遗传算法对傅里叶级数的最优系数进行搜索,从而形成以能量最优为目标的运动轨迹优化方法。通过具体算例分析了傅里叶级数系数的数量对于优化后的轨迹作用于关节系统能耗及运动学性能等方面的影响,并与多项式运动规律进行对比分析,结果表明该运动轨迹优化方法对于降低关节系统能耗具有显著作用。