多障碍环境下机械臂避障路径规划

作     者：陈满意 张桥 张弓 梁济民 侯至丞 杨文林 徐征 王建 CHEN Manyi;ZHANG Qiao;ZHANG Gong;LIANG Jimin;HOU Zhicheng;YANG Wenlin;XU Zheng;WANG Jian

作者机构：武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 广州中国科学院先进技术研究所广东广州511458 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 

出 版 物：《计算机集成制造系统》 (Computer Integrated Manufacturing Systems)

年 卷 期：2021年第27卷第4期

页      面：990-998页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2018YFA0902903) 国家自然科学基金资助项目(62073092) 广东省自然科学基金资助项目(2021A1515012638) 广州市基础研究计划资助项目(202002030320)。 

主　　题：协作机器人 机械臂 避障路径规划 低振荡人工势场法 自适应快速扩展随机树法 

摘      要：为提高协作机器人在多障碍环境下的避障路径规划的成功率和效率,针对机械臂和障碍物提出碰撞检测方法,并提出低振荡人工势场—自适应快速扩展随机树(ARRT)混合算法进行路径规划,机械臂先采用低振荡人工势场法进行搜索,当遇到局部极小、碰撞等情况时切换成ARRT进行逃离,直至到达目标点。另外,为了在每个步长都取得最优的逆运动学关节角,保证前后步长对应关节角度值变化的连续性,提出最短行程逆解算法。为了提高规划后的路径质量,提出一种冗余路径节点删除策略,并使用四次贝塞尔曲线对路径进行拟合。经过仿真分析,机械臂在多障碍环境下对于环境复杂度的适应性强,路径搜索成功率高于经典算法,其平均路径搜索时间相比于经典RRT算法从26.1 s下降到3.6 s,算法搜索成功率和效率都得到显著改善。