基于残差BP神经网络的Baxter机器人逆运动学分析方法

赵杨鑫, 曹旭, 余志强, 潘雨欣, 方田, 汪婧, 沈浩

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安徽工业大学学报(自然科学版) ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (02) : 165-172.

基于残差BP神经网络的Baxter机器人逆运动学分析方法

  • 赵杨鑫, 曹旭, 余志强, 潘雨欣, 方田, 汪婧, 沈浩
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摘要

提出1种基于残差BP(back propagation)神经网络的自适应逆运动学分析方法,围绕数据采集至实时控制的整个运动规划流程,采集140组位置和欧拉角数据,利用残差BP神经网络对Baxter机械臂进行逆运动学分析,拟合得到机械臂7个关节角度;将训练好的关节角度以话题的形式发布,通过在抓取物体的脚本中订阅该话题实现通讯;结合Rviz进行可视化展示和实物双臂协同实验,对4种物体模型分别用残差BP神经网络和普通BP神经网络进行抓取实验,验证所提方法的有效性。结果表明:所提方法的计算单点时间约8.1 ms,远小于机械臂的控制周期,可实现实时性的要求;在进行1 500次训练的情况下,残差BP神经网络模型的均方误差为0.006,相比普通BP神经网络模型,误差降低0.077,提高了模型的准确性;所提方法的抓取成功率为87.5%,比普通BP神经网络提高了22.5%,验证了本文所提方法的有效性和实用性。

关键词

残差 / BP神经网络 / 逆运动学 / 运动规划 / 双臂协同 / 机器人

中图分类号

TP242 / TP183

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赵杨鑫, 曹旭, 余志强, 潘雨欣, 方田, 汪婧, 沈浩. 基于残差BP神经网络的Baxter机器人逆运动学分析方法. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2024, 41(02): 165-172

基金

国家自然科学基金项目(62173001,62273006); 安徽省重点研发计划项目(202104a05020015); 安徽省科技重大专项(202003a05020001); 特殊服役环境的智能装备制造国际科技合作基地开放基金项目(ISTC2021KF04)

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