摘要：针对机器人加工过程中的姿态优化问题，本文从机器人关节光顺性、高阶运动学约束以及算法效率要求出发，提出了一种基于稀疏高斯过程轨迹的五轴混联机器人加工姿态优化方法。该方法分为三步：稀疏采样搜索、全局稀疏控制点优化和分段局部插点优化。本文根据稀疏高斯过程轨迹的特性设计了稀疏索引序列上的状态轨迹采样算法，该算法可通过稀疏样本获取质量良好的轨迹初值，同时保证高阶运动学约束。在此基础上，本文利用任务轨迹约束下混联机器人的高阶运动学模型构建了最小关节跃度优化问题，并通过把优化过程分解为全局稀疏优化和分段局部插点优化实现了问题的降维，使优化算法具备线性时间复杂度。最后，文章给出了内腔表面刀路下的仿真实验，并将所提方法与现有方法对比。结果表明，所提方法在获得更优关节轨迹光顺性的同时，还具备更高的算法效率。
文章目录
1 末端位置轨迹约束下的混联机器人逆运动学建模
1.1 R-P-(2RRU-RRS)构型五轴混联机器人运动学坐标表示与驱动螺旋定义
1.2 末端位置轨迹约束下的逆运动学
1.2.1 位置逆运动学解
1.2.2 速度、加速度逆运动学解
1.2.3 一阶到三阶运动量偏微分映射
2 稀疏高斯过程轨迹
2.1 稀疏高斯过程轨迹的定义
2.2 最小跃度稀疏高斯过程轨迹
3 最优关节光顺性的五轴混联机器人加工姿态优化
3.1 五轴混联机器人加工姿态优化问题描述
3.2 最小跃度稀疏高斯过程的姿态优化方法
3.2.1 最小跃度稀疏高斯过程轨迹控制点采样搜索
3.2.2 关节最小跃度全局稀疏控制点优化
3.2.3 分段局部轨迹插点精细优化
4 仿真实验
4.1 仿真测试刀路与相关参数设置
4.2 仿真实验结果与对比分析
5 结论
