冗余機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)避障與路徑規(guī)劃.pdf

1、冗余機(jī)械臂具有高度的靈活性、容錯(cuò)性與可靠性，利用它的自運(yùn)動(dòng)特性可以完成躲避障礙物、躲避奇異點(diǎn)、躲避關(guān)節(jié)限位、優(yōu)化關(guān)節(jié)力矩等性能指標(biāo)。本文以一種七自由度冗余機(jī)械臂為研究對(duì)象，研究了冗余機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)避障與路徑規(guī)劃問(wèn)題，將為我國(guó)空間站機(jī)械臂技術(shù)的發(fā)展提供理論支持，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，本文對(duì)其七自由度冗余機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。運(yùn)用蒙特卡洛方法求解其工作空間，為后面進(jìn)行避障分析做鋪墊。并在Matlab中對(duì)建立的七自

2、由度冗余機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性。
　　其次，針對(duì)基于附加速度背離法避障過(guò)程中產(chǎn)生的震蕩問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。對(duì)于多個(gè)桿件同時(shí)靠近同一個(gè)障礙物時(shí)造成的震蕩問(wèn)題，這里采用多個(gè)連桿避障求解按距離進(jìn)行加權(quán)平均，然后通過(guò)添加兩個(gè)參數(shù)調(diào)整主運(yùn)動(dòng)和附加運(yùn)動(dòng)的優(yōu)先級(jí)，使之平滑過(guò)渡以增加避障過(guò)程中的平穩(wěn)性。以Matlab為仿真平臺(tái)對(duì)平面冗余機(jī)械臂對(duì)單個(gè)障礙物和多個(gè)障礙物避障分別進(jìn)行仿真驗(yàn)證以及對(duì)本文研究的七自由度冗余機(jī)械臂鉆

3、孔避障作了仿真分析。
　　再次，為了解決RRT*算法規(guī)劃成功率低、收斂速度慢的問(wèn)題，在RRT*算法的基礎(chǔ)上，引入一種能夠智能選擇最優(yōu)樹的雙向搜索策略和基于三角不等式的路徑優(yōu)化算法，提出了一種改進(jìn)的RRT*算法。針對(duì)規(guī)劃路徑不光滑問(wèn)題，運(yùn)用貝塞爾曲線對(duì)路徑進(jìn)行平滑處理。仿真結(jié)果表明，無(wú)論在低維空間還是高維空間，在相同的規(guī)劃時(shí)間內(nèi)，改進(jìn)的RRT*算法具有更高的規(guī)劃效率，能夠更快收斂于最優(yōu)路徑;經(jīng)貝塞爾曲線平滑處理的路徑，不僅能保證機(jī)械