基于六自由度機(jī)械臂的避障路徑規(guī)劃研究.pdf

1、機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃技術(shù)是智能移動(dòng)機(jī)器人研究的核心內(nèi)容之一。機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃就是要求機(jī)械臂在有障礙物的工作環(huán)境中，根據(jù)給予的指令及環(huán)境信息按照某一性能指標(biāo)搜索出一條從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)使機(jī)械臂能安全無碰撞地繞過所有障礙物的最優(yōu)或次優(yōu)路徑。機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃主要解決3個(gè)問題:首先使機(jī)械臂能從初始點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn);然后用一定的算法使機(jī)械臂能繞開障礙物;最后在完成以上任務(wù)的前提下，盡量優(yōu)化機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　本文針對(duì)PUMA560六自由度機(jī)械

2、臂的避障路徑規(guī)劃研究主要從以下三個(gè)方面展開:機(jī)械臂的建模，機(jī)械臂與障礙物的碰撞檢測和機(jī)械臂的路徑規(guī)劃算法。首先對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)理論進(jìn)行介紹，深入理解位姿、D-H模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解等內(nèi)容，在此理論基礎(chǔ)上本文采用D-H模型對(duì)PUMA560機(jī)械臂建模，并對(duì)其D-H模型進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求解。對(duì)空間環(huán)境中障礙物的檢測，本文分析了包圍球、AABB、OBB、K-Dops等碰撞檢測模型，對(duì)其分析了優(yōu)缺點(diǎn)以后，選擇了基于包圍球的碰撞檢測

3、模型。最后本文對(duì)人工勢(shì)場法、A*算法進(jìn)行了分析，提出了基于A*的人工勢(shì)場路徑規(guī)劃算法。該算法是利用了A*算法來改進(jìn)人工勢(shì)場法，避免了使用人工勢(shì)場法時(shí)易陷入局部極小的情況，從而規(guī)劃出一條優(yōu)化的避障路徑。機(jī)械臂根據(jù)這條規(guī)劃出來的避障路徑，對(duì)其路徑點(diǎn)計(jì)算出相應(yīng)的關(guān)節(jié)角，再使機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的位姿，這樣機(jī)械臂就可以成功的避開障礙物到達(dá)指定的目標(biāo)點(diǎn)。
　　本文在PUMA560六自由度機(jī)械臂上對(duì)基于A*的人工勢(shì)場路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)