(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210948656.0 (22)申请日 2022.08.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115008478 A (43)申请公布日 2022.09.06 (73)专利权人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 陶永　万嘉昊　刘海涛　高赫　 温宇方　段练　黄石书　 (74)专利代理 机构 北京中秩新创知识产权代理 有限公司 16124 专利代理师 张涛　褚战星 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01)审查员 张博 (54)发明名称 一种双臂机器人抓取位姿选择方法、 系统和 存储介质 (57)摘要 本发明涉及一种双臂机器人抓取位姿选择 方法、 系统和存储介质， 包括设置适应度取值范 围、 迭代次数阈值以及适应度函数； 计算种群基 因适应度， 判断种群是否在取值范围范围内， 如 果在范围内， 则迭代结束， 否则继续判断迭代次 数是否达到迭代次数阈值， 如果达到， 则迭代结 束， 否则进行交叉、 变异操作， 根据迭代深度和适 应度大小， 动态选择基因保留策略， 对基因进行 保留； 更新代表抓取位置的基因种群， 返回进行 判断循环； 迭代结束后得到双臂对应的最优目 标。 本发明综合考虑双臂抓取对称性、 双臂关节 的最大转角、 双臂最大关节转角之差三个方面， 通过动态调整适应度函数的计算， 引导算法沿全 局最优的方向进行收敛， 最终可以得出多目标 综 合最优的结果。 权利要求书3页 说明书11页 附图7页 CN 115008478 B 2022.10.25 CN 115008478 B 1.一种双臂机器人抓取位姿选择方法， 所述方法为基于改进遗传算法的双臂机器人最 优抓取位姿选择 方法， 其特 征在于， 包括： S1： 以双臂末端位姿变化最小为目标， 确定适应度函数的取值范围和迭代次数阈值， 根 据双臂与待抓取杆件的位置 关系以及双臂的运动规律设计适应度函数， 并设定初始交叉与 变异比例； S2： 将双臂的初始位姿和待抓取杆件位置作为初始种群生成的约束条件， 生成代表抓 取位置的初始种群； 所述将双臂的初始 位姿和待抓取杆件位置作为初始种群生成的约束 条 件的具体内容为： 目标抓取点是在所述待抓取杆件的轴线上生成， 且初始种群每组基因包 含的两个表示双臂目标位置的点分布于杆件形心两侧； S3： 依据所述S1中设计的所述 适应度函数， 计算种群 每组基因适应度； S4： 判断所述S3中的所述种群每组基因适应度是否在所述S1中设定的所述适应度函数 的取值范围内， 如果在范围内， 则进入S9， 否则进入S5； S5： 判断迭代次数是否达到所述S1中设定的所述迭代次数阈值， 如果达到， 则进入S9， 否则进入S6； S6： 通过交叉、 变异操作， 获得新 一代种群 基因； S7： 未参与所述S6的种群基因， 根据其在迭代次数中的迭代深度和适应度大小、 抓取位 置和双臂末端 姿态动态选择基因保留策略， 对基因进行保留； S8： 依据所述S6中新一代种群基因和所述S7中保留的基因， 更新代表抓取位置的种群 基因， 返回S3循环； S9： 得到双臂对应的最优目标。 2.根据权利要求1所述的双臂机器人抓取位姿选择方法， 其特征在于： 所述S1中所述适 应度函数具体内容为对称性子适应度函数、 双臂的协同性子适应度函数、 双臂同步性子适 应度函数； 三者进行加权来计算， 且根据其在迭代 次数中的迭代深度调整各子适应度函数 的权重值。 3.根据权利要求2所述的双臂机器人抓取位姿选择方法， 其特征在于： 所述对称性子适 应度函数考 量每组基因中两个抓取点相对杆件形心的对称性， 公式如下： ， ， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115008478 B 2其中， 表示对称性子适应度函数， 表示为待抓取杆件重心的 坐标， 表示两个目标抓取点连线的中心与杆件形心的坐标差， 下标L、 R表示左 臂、 右臂， 上标m表示每一代种群中的基因编号,下 标n表示种群代数的序号。 4.根据权利要求2所述的双臂机器人抓取位姿选择方法， 其特征在于： 所述双臂的协同 性子适应度函数考 量运行时间最长的关节以及各关节转角之和， 公式如下： 其中， 表示双臂的协同性子适应度函数， 表示机械臂从初始位姿到目标位姿 的各关节转角之和； 所述双臂同步性子适应度函数目的为尽可能保证双臂到达目标点位的同步性， 公式如 下： 其中， 表示双臂同步性子适应度函数， 表示左臂和右臂各关节的转 角。 5.根据权利要求2所述的双臂机器人抓取位姿选择方法， 其特征在于： 所述根据其在迭 代次数中的迭代深度调整各子适应度函数 的权重值具体内容为： 在迭代初期， 给三个所述 子适应度相同的权重； 在迭代后期， 提高所述双臂的协同性子适应度和所述双臂同步性子 适应度所占比重 。 6.根据权利要求1所述的双臂机器人抓取位姿选择方法， 其特征在于： 所述S6中交叉、 变异的具体内容为： 交叉与变异概采用自适应调整技术， 根据S1中所述初始交叉与变异比 例， 适应度函数作为引导交叉和变异比例变化 参数。 7.根据权利要求6所述的双臂机器人抓取位姿选择方法， 其特征在于： 所述S7中所述基 因保留策略采用轮盘赌法与 覆盖法相结合， 在 迭代初期， 选用轮盘赌法， 迭代后 期根据适应 度大小改用覆盖法。 8.一种双臂机器人抓取位姿选择系统， 其特 征在于， 包括： 设置参数模块： 被配置为以双臂末端位姿变化最小为目标， 确定适应度函数的取值范 围和迭代次数阈值， 根据双臂与待抓取杆件的位置 关系以及双臂的运动规律设计适应度函 数， 并设定初始交叉与变异比例； 生成模块： 被配置为将双臂的初始位姿和待抓取杆件位置作为初始种群生成的约束条 件， 生成代表抓取位置的初始种群； 所述将双臂的初始位姿和待抓取杆件位置作为初始种 群生成的约束条件的具体内容为： 目标抓取点是在所述待抓取杆件的轴线上生成， 且初始 种群每组基因包 含的两个表示双臂目标位置的点分布于杆件形心两侧；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115008478 B 3