基于数据驱动的冗余机器人末端执行器位姿控制方案  

Position and Orientation Control Scheme for End-effector ofRedundant Manipulators Based on Data-driven Technology

作　　者：金龙 张凡 刘佰阳 郑宇 JIN Long;ZHANG Fan;LIU Bai-Yang;ZHENG Yu(School of Information Science and Engineering,Lanzhou University,Lanzhou 730000;Robotics X,Tencent Technology(Shenzhen)Company Limited,Shenzhen 518057)

机构地区：[1]兰州大学信息科学与工程学院,兰州730000 [2]腾讯科技(深圳)有限公司Robotics X,深圳518057

出　　处：《自动化学报》2024年第3期518-526,共9页Acta Automatica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(62176109);甘肃省自然科学基金杰出青年项目(21JR7RA531);中央高校基本科研业务费(lzujbky-2023-ct05,lzujbky-2023-ey07);甘肃省教育厅优秀研究生“创新之星”项目(2023CXZX-072);腾讯Robotics X犀牛鸟专项研究计划(2021-01);兰州大学超算中心资助。

摘　　要：模型未知的冗余机器人执行任务的过程中会产生较大的控制误差,其末端执行器的位置与姿态也需要针对不同任务进行修正.为解决该问题,提出一种基于数据驱动的冗余机器人末端执行器位置与姿态控制方案.该方案使用在线学习技术,能够应用于模型未知的冗余机器人控制.同时引入四元数表示法将控制机器人末端执行器姿态问题转化为基于四元数表示的控制方法.随后,设计一种神经动力学求解器对所提方案进行求解.相关的理论分析、仿真及对比体现了所提方案的可行性、有效性与新颖性.A redundant manipulator with unknown models produces a large control error during a task execution,and the position and orientation of its end-effector need to be corrected for different tasks.To solve this problem,a position and orientation control scheme for the end-effector of a redundant manipulator is proposed based on a datadriven technology.The proposed scheme utilizes an online learning technology,which is able to be applied to control a redundant manipulator with unknown models.By introducing the quaternion representation,the rotation matrix controlling the orientation of the end-effector of a redundant manipulator is transformed into a quaternion representation control method.In addition,a neural dynamics solver is designed to solve the proposed scheme.Theoretical analysis,simulations,and comparisons demonstrate the feasibility,validity,and novelty of the proposed scheme.

关 键 词：冗余机器人 数据驱动 位姿控制 轨迹跟踪 

分 类 号：TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]