机器人步态规划优化过程研究与仿真.pdf

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1、第31卷第lO期计算机仿真2014年10月文章编号：1006—9348(2014)lO—0414—05机器人步态规划优化过程研究与仿真薛春艳(厦门大学嘉庚学院，福建厦门363105)摘要：机器人步态规划过程是一个随机性较强的过程，对步长和步频的计算过程需要根据现场环境，在大量的先验条件支撑下得出。传统的机器人步态规划需要大量的先验条件，一旦先验条件增加，也会需要大量的计算，以保证计算的准确性，导致步态规划过程耗时明显，机器人行为滞后。为解决上述问题，提出基于遗传多样性融合算法的机器人步态规划方法。建立机器人步

2、态规划初始种群，针对种群中的所有可能的步态元素进行编码，利用遗传算法的寻优特性，对所有的步态规划中的遗传算子进行选择、交叉、变异、平滑运算。计算机器人步态规划交叉概率，获取步态规划的适应性，得到种群更新的终止条件，快速计算步态特征。实验结果表明，利用改进算法进行机器人步态规划，能够提高规划的合理性，缩短步态规划需要耗费的时间，提高步态规划的效率，得到最理想的步态规划结果。关键词：机器人；步态规划；遗传多样性融合算法中图分类号：F127文献标识码：BResearchandSimulationofOptimiza

3、tionProcessofRobotGaitPlanIlingXUEChun—v肌(TanKa量lKeeCollege，XiamenUniversity，ZhaIl铲houFujian363105，China)ABSTRACT：ArobotgaitplaIlIlingmetllodwasproposedbasedontIlegeneticdiversityfusionalgorithm．Theinitialpopulationofmbotgaitplanningw鹊established，aUpossible

4、ga“elementsofthepopulationwereencoded．Usingtheoptimizingfeatureofgeneticalgorithm，theoperationsofselection，crossover，mutationandsmoothwerec秭edoutforallthegeneticoperatorsinthegaitplanning．Thecmssoverprobabilityofmbotga“planningwascalculatedtoobtainthead印tab

5、ilityofgaitplanningandthete瑚inatingconditionofupdatedpopulation，andthenrapidlycalculatethegaitfeatures．Theexperimentalresultsshowthattheimpmveda190rithmformbotgaitplanning，canenhancetherationalityofplanning，shortentheconsumingtime0fgaitplanning，impmvetheemc

6、iencyofthegaitplanning，andobtaintheidealresultsofgaitplanning．KEYWoRDS：Robot；Gaitplanning；Geneticdiversityfusionalgorithm1引言随着机器人智能化水平的不断提高，机器人应用范围越来越广泛，在很多领域逐渐发挥着难以替代的作用⋯。利用机器人进行危险性或者重复性的工作，能够减轻人们的危险，提高生产效率，从而为企业创造更多的价值‘21。机器人在应用的过程中，如何对机器人进行合理的步态规划，已经成为该邻

7、域需要研究的重点问题．31。当前阶段，机器人步态规划方法主要包括基于随机位图算法的机器人步态规划方法。4o、基于自然语义算法的机器人步态规划方法和基于快速收稿日期：2014一03一12—414一随机算法的机器人步态规划方法。5J。其中，最常使用的是基于自然语义算法的机器人步态规划方法旧o。由于机器人步态规划方法在智能机器人领域拥有广阔的发展空间，因此，成为很多专家研究的重点课题¨J。在进行机器人步态规划的过程中，由于受到外界环境的影响，因此，步态规划过程是一个随机性较强的过程，步态的信息能够有很多不同的表达方

8、式悼J。利用传统算法进行机器人步态规划的过程中，对步长和步频的计算过程需要大量的先验条件为基础旧o，运算过程复杂，运算量庞大，耗时较长，难以保障步态规划的准确性。导致复杂外界环境下机器人的步态规划准确性较差’1⋯。为了避免上述传统算法的弊端，提出基于遗传多样性融合算法的机器人步态规划方法。建立机器人步态规划初始种群，针对种群中的所有元素进行编码，针对所有的遗传算子进行选择、交叉、变异、平滑运算。计算