(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210833987.X (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 海南大学 地址 570208 海南省海口市人民大道58号 (72)发明人 郭东生　张卫东　王世全　衣博文　 李晓航　原良晓　张彦群　 (74)专利代理 机构 佛山知正知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 44483 专利代理师 胡晗绯 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于伪逆且可自适应抗噪的移动机械 臂运动规划方法 (57)摘要 本发明涉及机械臂领域， 具体涉及一种基于 伪逆且可自适应抗噪的移动机械臂运动规划方 法， 包括如下步骤： 根据Denavit ‑Hartenberg参 数法进行建模， 并考虑谐波噪声的干扰， 建立噪 声环境下移动机械臂的速度层运动学方程； 采用 内模原理， 构造可自动 补偿谐波噪声干扰的自适 应动态系统； 融合该动态系统， 并引入移动机械 臂末端位置误差积分信息的反馈， 设计基于伪逆 描述且具备自适应抗噪特性的运动规划方案。 本 发明基于内模原理而设计的运动规划方案， 仅凭 谐波噪声的频率便可进行自适应计算， 并自动 补 偿谐波噪声的干扰， 从而使 得移动机械臂在噪声 环境下仍能成功地完成给定的规划任务。 这对于 复杂环境下移动机械臂运动规划的理论研究和 应用实践均有着重要的意 义和价值。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115107032 A 2022.09.27 CN 115107032 A 1.一种基于伪逆且可自适应抗噪的移动机械臂运动规划方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： S1： 根据Denavit ‑Hartenberg参数法进行建模， 并考虑谐波噪声的干扰， 建立噪声环境 下移动机械臂的速度层运动学方程； 所述噪声环境下移动机械臂的速度层运动学方程如 下： 其中， 表示移动机械臂的联合速度且定义为 表示移动平台的驱动轮的 旋转角速度， 表示移动机械臂的关节速度； J表示移动机械臂的雅克比矩阵； 表示移动 机械臂末端的期 望速度； γ表 示误差反馈系数； e表示移动机械臂末端的位置误差且定义为 p表示移动机械臂末端的期望位置， 表示非线性映射函数， 表示移动 机械臂的联合位置且定义为 pxy和φ分别表示移动平台在 XY平面上的位置 和朝向角， θ表示移动机械臂的关节角度； δ表示移动机械臂在执行规划任务过程中遇到的 谐波噪声； S2： 采用内模原理， 构造可自动补偿谐波噪声干扰的自适应动态系统； 所述可自动补偿 谐波噪声干扰的自适应动态系统如下： 其中， y表示用于自动补偿谐波噪声干扰的信号， z表示y的时间导数且定义为 表示z的时间导数； f表示谐波噪声 δ 的频率； S3： 在所述噪声环境下移动机械臂的速度层运动学方程的基础上融合所述可自动补偿 谐波噪声干扰的自适应动态系统， 并引入移动机械臂末端位置误差积分信息的反馈， 设计 基于伪逆描述且具备自适应抗噪特性的运动规划方案； 所述基于伪逆描述且具备自适应抗 噪特性的运动规划方案如下： 其中， J+表示雅克比矩阵J的伪逆矩阵， x表示移动机械臂末端位置误差e的积分信息， 表示x的时间导数， η表示 误差积分反馈系数。 2.根据权利要求1所述的一种基于伪逆且可自适应抗噪的移动机械臂运动规划方法， 其特征在于， 所述移动机械臂的下位机控制器根据所述基于伪逆描述且具备自适应抗噪特 性的运动规划方案的计算结果驱动移动平台和移动机 械臂来完成给定的规划任务。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115107032 A 2一种基于伪逆且可自适应抗噪的移动机械臂运动规划方 法 技术领域 [0001]本发明涉及机械臂领域， 尤其涉及一种基于伪逆且可自适应抗噪的移动机械臂运 动规划方法。 背景技术 [0002]移动机械臂是由一个可移动的平台以及安装在移动平台上的一个或多个机械臂 组成； 它因兼具可移动性和可操作性而受到了广泛的关注。 区别于单独的移动平台和单独 的机械臂， 移动平台和机械臂的组合产生了一个研究问题： 如何对移动机械臂的运动进行 有效的规划(即， 同时实现移动平台和机械臂的运动规划)， 使其能更有效率地去完成给定 的任务。 针对这个问题， 许多 学者进行了探索， 并提出了多种有效的运动规划方案。 然而， 这 些方案大部分是在不考虑噪声干扰的情况下进行设计的； 如果存在噪声的干扰， 那么它们 将会失效， 移动机械臂 也就无法成功 地完成给定的任务。 在移动机械臂的实际应用中， 噪声 (尤其是谐波噪声)是实际应用中不可忽视的一个因素； 并且， 许多不同类型 的噪声也可以 通过傅里叶变换转化为谐波 噪声。 因此， 考虑 并补偿谐波 噪声的干扰对于移动机械臂的运 动规划研究就显得非常有必要和极具实际价 值。 发明内容 [0003]本发明的目的在于克服现有方法的不足以及展示未来自适应抗噪方法的潜在设 计， 提供一种结构简单、 容易 实现、 且能够自动补偿谐波噪声干扰的移动机械臂 运动规划方 法。 [0004]基于上述目的， 本发明提供了一种基于伪逆且可自适应抗噪的移动机械臂运动规 划方法， 包括如下步骤： [0005]S1： 根据Denavit ‑Hartenberg参数法进行建模， 并考虑谐波噪声的干扰， 建立噪声 环境下移动机械臂的速度层运动学方程； 所述噪声环境下移动机械臂的速度层运动学方程 如下： [0006] [0007]其中， 表示移动机械臂的联合速度且定义为 表示移动平台的驱动 轮的旋转角速度， 表示移动机械臂的关节速度； J表示移动机械臂的雅克比矩阵； 表示 移动机械臂末端的期 望速度； γ表示误差反馈系数； e表示移动机械臂末端的位置误差且定 义为 p表示移动机械臂末端的期 望位置， 表示非线性映射函数， 表示 移动机械臂的联合位置且定义为 pxy和φ分别表示移动平台在XY平面上的 位置和朝向角， θ表示移动机械臂的关节角度； δ表示移动机械臂在执行规划任务过程中遇 到的谐波噪声； [0008]S2： 采用内模原理， 构造可自动补偿谐波噪声干扰的自适应动 态系统； 所述可自动说　明　书 1/4 页 3 CN 115107032 A 3