生物特征引导的轨迹规划器

兼顾能效与平滑

把人臂的生物机理引入轨迹规划，使机器人动作更自然、跨个体适应并同时优化时间、能耗与冲击。

Zheng, Xiongfei · Ma, Bo · 韩芸耘 · 梁杰俊一

Advanced Engineering Informatics 2026

技术优势

动作更自然

通过引入肘部旋转角（ESA）构建生物力学约束框架，改善逆运动学求解性能，使轨迹更符合人体上肢运动特征。

跨个体适用

基于多位受试者运动数据，通过五次B样条曲线拟合建立广义平滑轨迹规划模型，适应不同个体的运动差异。

多目标协同优化

采用NSGA-II对运动时间、能耗和冲击度进行多目标优化，实现综合性能提升。

应用场景

• 仿人机械臂控制：提供符合人体生物特征的轨迹，使仿人机械臂动作更自然流畅，无需人工示教即可实现拟人化操作。
• 机械臂运动规划：生成的平滑轨迹可直接用于机械臂运动规划，减少冲击并提高执行效率。
• 机器人技能学习：基于多人体运动数据的广义模型可用于机器人技能学习，快速适应新个体与新任务。
• 多目标优化：提供针对轨迹规划的多目标优化框架，可扩展到其他机器人性能指标的协同优化。