基于改進(jìn)量子粒子群優(yōu)化算法的機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)求解

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摘要 ：針對工業(yè)機(jī)器人在逆運(yùn)動學(xué)求解過程中存在的位姿奇異、解不唯一、求解精度低等問題，提出了一種改進(jìn)量子粒子群算法。首先，利用D-H參數(shù)法建立機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型，以機(jī)械臂末端最小位姿誤差為主要優(yōu)化目標(biāo)，加入運(yùn)動前后關(guān)節(jié)角變化最小、行程平穩(wěn)連續(xù)的約束條件，設(shè)計(jì)了目標(biāo)函數(shù)；其次，通過采用Levy飛行策略改進(jìn)粒子更新方式、非線性地動態(tài)調(diào)整收縮膨脹因子、采用變權(quán)重方法計(jì)算最優(yōu)平均位置等方法設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)量子粒子群優(yōu)化（IQPSO）算法；然后，模擬單點(diǎn)位姿和連續(xù)軌跡兩種不同的求解情況進(jìn)行三種算法（IQPSO、APSO、QPSO）的仿真對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明IQPSO算法具有收斂速度快、求解精度高等優(yōu)點(diǎn)；最后，將IQPSO算法用于機(jī)械臂本體進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明IQPSO算法求解出的插值點(diǎn)所組成的軌跡連續(xù)且平滑，進(jìn)一步證明了該算法應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)動控制中的穩(wěn)定性和可行性。（剩余21026字）