Obtaining the Kinematics Solution of an Aerial Manipulator Using the Shuffled Frog-Leaping Algorithm

Abstract

Рассмотрено кинематическое решение в реальном времени для манипулятора, прикрепленного к беспилотному летательному аппарату; движение самого транспортного средства в данном исследовании не анализируется. Представленное кинематическое решение для манипулятора основано на модели Денавита - Хартенберга. Основной целью исследования является получение глобального решения в реальном времени для конфигурации и проектирования с взвешенной целевой функцией с наложением некоторых ограничений. Применение уравнений прямой кинематики манипулятора, полученных в результате исследования, позволяет превратить задачу планирования траектории в задачу оптимизации. Хорошо известны несколько типов вычислительных методов для решения ограниченных сложных нелинейных функций. В данном исследовании предлагается модифицированный алгоритм прыжка лягушки (SFLA), который является одним из методов искусственного интеллекта и рассматривается как метод поиска. Это ограниченный метаэвристический и популяционный подход. С его помощью представляется возможным решение обратной кинематической задачи с учетом мобильности платформы. Кроме того, данный метод предотвращает появление сингулярных точек, поскольку он не требует инверсии матрицы Якоби. Результаты экспериментального моделирования для планирования траектории манипулятора с шестью степенями свободы подтвердили целесообразность и эффективность предлагаемого метода.