基于大規(guī)模內(nèi)點(diǎn)優(yōu)化方法的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)研究與應(yīng)用.pdf

1、以變桁架式機(jī)械臂（VGT）為代表的超冗余度機(jī)械臂為一種太空空間站理想構(gòu)型機(jī)械臂，有容錯(cuò)性強(qiáng)，載荷大等優(yōu)勢(shì)，而其路徑規(guī)劃問(wèn)題中的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題由于計(jì)算量大，被公認(rèn)為一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，在一定程度上限制了此機(jī)械臂的拓展應(yīng)用。該逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)二次約束二次規(guī)劃的非線性優(yōu)化問(wèn)題，內(nèi)點(diǎn)法被引入求解該問(wèn)題，能夠快速獲得最優(yōu)解。為了進(jìn)一步改進(jìn)內(nèi)點(diǎn)法的搜索方向求解的速度，從科學(xué)計(jì)算的角度出發(fā)，研究了它的線性求解器加速，針對(duì)問(wèn)題特殊的稀疏性

2、開(kāi)發(fā)并測(cè)試了CPU-GPU混合計(jì)算的Cholesky線性求解器，結(jié)果驗(yàn)證了該改進(jìn)方案對(duì)于超大規(guī)模問(wèn)題的適用性。針對(duì)二維并行機(jī)械臂，超冗余變桁架式機(jī)械臂以及二值機(jī)械臂做了仿真測(cè)試。為了可視化結(jié)果，建立了一個(gè)基于3ds Max的仿真平臺(tái)，該平臺(tái)包括算法接口，UI交互模塊以及三維可視化模塊。對(duì)于一個(gè)連續(xù)的VGT系統(tǒng)，進(jìn)行了三組在正常以及故障下的仿真，結(jié)果證實(shí)了算法的快速收斂性，并且深入分析了機(jī)械臂的容錯(cuò)性。此外在該仿真平臺(tái)上完成了路徑規(guī)劃的仿