摘要：以被动关节自由的欠驱动机器人为研究对象,对其最优运动规划与轨迹跟踪控制问题进行研究,控制目标为实现欠驱动机器人关节的任意位置控制。对欠驱动机器人系统的可控性条件进行分析,提出部分稳定规划器的思想,利用遗传算法对建立的适应度函数进行全局优化,得到部分稳定规划器的最优切换顺序。利用变结构控制方法进行反馈控制,实现了期望轨迹的精确跟踪。提出的方法一方面利用遗传算法的全局搜索能力,不必考虑机器人的严格线性化,能够快速、准确地实现路径寻优,且具有很好的稳定性;另一方面采用的变结构控制方法能够对系统干扰及参数变化具有良好的自适应性,因此本方法可以很容易推广到多自由度欠驱动机器人系统控制当中。通过末关节为被动关节的平面3自由度机器人进行仿真,仿真结果证明了方法的有效性。

关键词：欠驱动机器人 可控性 运动规划 轨迹跟踪 遗传算法 

单位：北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 100124 航天科工惯性技术有限公司 北京100070