六自由度機(jī)械臂的避障路徑及軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、機(jī)械臂的路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃結(jié)合了人工智能和機(jī)器學(xué)，一直是機(jī)器人學(xué)研究中備受關(guān)注的問題。避障路徑規(guī)劃是指在復(fù)雜的工作環(huán)境中，通過某種策略規(guī)劃出一條無碰撞路徑，使機(jī)械臂順利地避開障礙物到達(dá)期望的位置。軌跡規(guī)劃涉及到每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)行時(shí)的速度、加速度等特性。避障路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃對(duì)機(jī)械臂順利執(zhí)行工作任務(wù)具有重要的意義。
　　本文以ABB的IRB120六軸機(jī)器人為研究對(duì)象，進(jìn)行了避障路徑規(guī)劃算法和時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)劃的研究。主要工作和研究成果如下：

2、
　　(1)分別利用D-H參數(shù)法和旋量法建立IRB120機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，進(jìn)行正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析，通過幾組實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證兩種方法建立的模型的一致性。
　　(2)根據(jù)建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對(duì)工作空間進(jìn)行了分析，并對(duì)邊界點(diǎn)進(jìn)行提取。
　　(3)在避障路徑規(guī)劃方面，基于建立的碰撞檢測(cè)模型，分別研究了人工勢(shì)場(chǎng)法與和聲搜索算法，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。針對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法容易陷入局部極小值的缺陷，提出了變步長(zhǎng)搜索的思想，先采用大步長(zhǎng)搜索后設(shè)置

3、一個(gè)中間點(diǎn)，將搜索路徑分成兩部分后再用小步長(zhǎng)的人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行分段搜索。在和聲搜索算法方面，通過對(duì)搜索機(jī)制方面的改進(jìn)，使得算法能夠更快地收斂，并應(yīng)用于避障路徑規(guī)劃中?；贛ATLAB和Adams，對(duì)提出的改進(jìn)算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　(4)在時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)劃方面，根據(jù)IRB120機(jī)器人在單障礙物下的避障路徑，在滿足速度約束的條件下，在關(guān)節(jié)空間中采用基于粒子群算法的多項(xiàng)式插值對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了時(shí)間最優(yōu)化。最后通過MATLAB仿真驗(yàn)證了該