Dynamic neural networks based kinematic control for redundant manipulators with model uncertainties

运动学 雅可比矩阵与行列式 计算机科学 控制理论(社会学) 反向动力学 循环神经网络 冗余(工程) 人工神经网络 机器人 人工智能 数学 控制(管理) 应用数学 经典力学 操作系统 物理
作者
Zhihao Xu,Shuai Li,Xuefeng Zhou,Wu Yan,Dan Huang
出处
期刊:Neurocomputing [Elsevier]
卷期号:329: 255-266 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.neucom.2018.11.001
摘要

Redundant design can greatly improve the flexibility of robot manipulators, but may suffer from potential limitations such as system complicity, model uncertainties, physical limitations, which make it challenging to achieve accurate tracking. In this paper, we propose a novel kinematic controller based on a recurrent neural network(RNN) which is competent in model adaption. An identifier which is related to joint velocity and tracking error is designed to learn the kinematic parameters online. In the inner loop, the redundancy resolution is formulated as a quadratic optimization problem, and a RNN is built to obtain the optimal solution recurrently, and the minimum norm of joint velocity is derived as the secondary task. Theoretical analysis demonstrates the global convergence of tracking error. Compared with existing methods, uncertain kinematic model of the robot is allowed in this paper, and pseudo-inverse of Jacobian matrix is avoided, with the consideration of physical limitations in a joint framework. Numerical and actual experiments based on a serial robot Kinova JACO2 show the effectiveness of the proposed controller.

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