文档介绍：基于LM算法的机械臂轨迹规划研究
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摘 要：针对提高多关节机械臂轨迹规划精准率和效率的问题，利用Peter Corke开发的robotics-toolbox工具箱在MATLAB上进行机械臂的运动学建模，并设计了一种轨迹规划算法。该算法依托于LM算法，结合逆运动学获取关节角序列位置，在对应相关轨迹的同时，确保关节角速度和加速度曲线连续且光滑。研究结果表明，通过该算法不但可以得到相对稳定的运动曲线，其迭代速度相比传统的梯度下降法，在拟合离散点过程中具有更快的迭代速度。
关键词：机械臂;LM算法;轨迹规划;MATLAB Toolbox;最小二乘法;工业互联网;机器人
DOI：10. 11907/rjdk. 202126 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）011-0174-04
Trajectory Planning of Manipulator Based on LM Algorithm
ZHANG Xiao-hang， WANG Cheng-qun
（School of Informatics Science and Technology， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310016， China）
Abstract：In order to improve the accuracy and efficiency of trajectory planning of multi joint manipulator， this paper uses the robotics toolbox developed by Peter Corke to build the kinematics model of the manipulator on MATLAB， and designs a trajectory planning algorithm. Based on LM algorithm， the algorithm combines inverse kinematics to obtain the position of joint angle sequence， and ensures that the joint angular velocity and acceleration curves are continuous and smooth while corresponding to relevant trajectories. The results show that the algorithm can not only get relatively stable motion curve， but also has faster iteration speed than the traditional gradient descent method in the process of discrete points fitting.
Key Words： manipulator; LM algorithm;trajectory planning;MATLAB Toolbox;least square method;industrial Internet;robot
0 引言
如今隨着科技的发展，机械臂在工业生产中的地位越来越不可替代，而轨迹规划是机械臂设计过程中的重要组成部分。一般而言，可利用机械臂的可靠性标准及效率标准评估机械臂性能，因此本文研究核心在于如何提升机械臂的可靠性以及如何改善机械臂运行效率[1]。目前，研究人员在规划机械臂运动轨迹方面提出了很多方案，但是每种方案的指向性较强，往往仅适用于一种或少量场景，而难以在大部分场景中获取最优解。由于存在较多优化目标，时间、能量及精准度等均是优化的切入点[2]，研究人员也可选择粒子群算法或蚁群算法等多种算法。
相对而言，国外研究人员在机械臂方面的研究处于领先地位。如Ohta等[3]设计了一种轨