基于大規(guī)模內(nèi)點優(yōu)化方法的逆向運動學(xué)研究與應(yīng)用.pdf

1、以變桁架式機械臂（VGT）為代表的超冗余度機械臂為一種太空空間站理想構(gòu)型機械臂，有容錯性強，載荷大等優(yōu)勢，而其路徑規(guī)劃問題中的逆運動學(xué)問題由于計算量大，被公認(rèn)為一個非常具有挑戰(zhàn)性的問題，在一定程度上限制了此機械臂的拓展應(yīng)用。該逆運動學(xué)問題可以轉(zhuǎn)化為一個二次約束二次規(guī)劃的非線性優(yōu)化問題，內(nèi)點法被引入求解該問題，能夠快速獲得最優(yōu)解。為了進一步改進內(nèi)點法的搜索方向求解的速度，從科學(xué)計算的角度出發(fā)，研究了它的線性求解器加速，針對問題特殊的稀疏性

2、開發(fā)并測試了CPU-GPU混合計算的Cholesky線性求解器，結(jié)果驗證了該改進方案對于超大規(guī)模問題的適用性。針對二維并行機械臂，超冗余變桁架式機械臂以及二值機械臂做了仿真測試。為了可視化結(jié)果，建立了一個基于3ds Max的仿真平臺，該平臺包括算法接口，UI交互模塊以及三維可視化模塊。對于一個連續(xù)的VGT系統(tǒng)，進行了三組在正常以及故障下的仿真，結(jié)果證實了算法的快速收斂性，并且深入分析了機械臂的容錯性。此外在該仿真平臺上完成了路徑規(guī)劃的仿