面向乒乓球对弈作业的七自由度仿人臂多目标轨迹规划

人类能对乒乓球拥有快速对弈作业的运动技能,并能以一种动作能耗小且舒适自然的手臂构型进行动作,其原因是由于人在长期的学习训练过程中积累了丰富的具有相应运动特性的"知识"信息.受人臂动作此行为机制启发,提出一种七自由度仿人臂面向乒乓球作业的多目标轨迹规划方法.该方法考虑仿人臂乒乓球作业的机构物理约束、障碍约束与任务约束条件,以仿人臂作业轨迹的能量消耗与臂姿构型舒适性为优化准则,采用多目标粒子群优化方法优选动作轨迹的决策变量获得一组最优的Pareto解集,决策者可根据实际决策需求选择其中一非支配解;在此基础上利用仿人臂多目标轨迹优选方法对其整个作业任务空间学习训练,构建仿人臂乒乓球对弈作业"知识"库.仿真试验结果表明该方法能较好地逼近真实的Pareto前沿,实现全局多目标寻优,且所优选的轨迹能满足仿人臂乒乓球作业的机构物理约束、障碍约束与任务约束条件,实际仿人臂动作测试也验证了该方法的有效性.