基于动力学RRT^(*)的自由漂浮空间机器人轨迹规划

作     者：葛佳昊 刘莉 董欣心 田维勇 陆天和 GE Jiahao;LIU Li;DONG Xinxin;TIAN Weiyong;LU Tianhe

作者机构：北京理工大学宇航学院北京100081 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2021年第42卷第1期

页      面：169-178页

核心收录：

学科分类：081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：自由漂浮空间机器人 多目标规划 轨迹规划 动力学RRT* 障碍规避 

摘      要：针对自由漂浮空间机器人(FFSR)轨迹规划问题,提出了一种基于动力学RRT^(*)算法的FFSR轨迹规划方法。首先,建立了FFSR的运动学与动力学模型,将系统模型伪线性重构为状态空间模型,并设计了考虑位姿调整时长和能量消耗的加权目标函数;然后,针对机械手初末位置间的障碍,简化避障方法,提出了机械臂避障与机械手避障两层次避障策略,提高碰撞检测效率;接着,给出了多体系统的动力学RRT*逼近最优轨迹的方法;最后,为验证算法有效性并不失一般性,选取平面2连杆FFSR模型进行数值仿真并用经典RRT^(*)算法和高斯伪谱法与之对比。仿真结果表明,该方法能够以较快的速度生成可行的机器人移动轨迹。