最小弹性势能变化为目标的连续体机器人的构形规划与控制

作     者：陆炀铭 LU Yang-ming

作者机构：中国科学技术大学近代力学系合肥230027 中国科学技术大学先进技术研究院安徽春谷增材制造联合实验室合肥230088 

出 版 物：《制造业自动化》 (Manufacturing Automation)

年 卷 期：2024年第46卷第1期

页      面：51-55,62页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主　　题：连续体机器人 贝塞尔曲线 CMAES 参数自整定 滑模控制 

摘      要：针对连续体机器人的运动规划与控制问题,提出了一种基于最小弹性势能变化的连续体机器人的构形规划与控制方法。首先,基于Cosserat杆件模型建立了连续体机器人的动力学模型。其次,采用贝塞尔曲线表示连续体机器人的曲率,以最小弹性势能变化为目标函数,通过协方差矩阵自适应进化策略(Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy,CMAES)实现了连续体机器人的实时构形规划。接着,在考虑控制输入饱和的约束下,设计了一种参数自整定滑膜控制器,并且通过Lyapunov稳定性分析,验证了该控制系统的稳定性。最后,仿真模拟结果验证了所提出的构形规划与控制方法的正确性和有效性。