六自由度機械臂路徑規(guī)劃的分析與設(shè)計.pdf

1、機器人的軌跡規(guī)劃在機器人的控制中具有重要的地位。避障路徑規(guī)劃問題在機器人學、超大規(guī)模集成電路(VLSI)、地理信息系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,其主要內(nèi)容涉及環(huán)境表達、規(guī)劃方法、路徑搜索以及人工智能等多個學科。關(guān)于避障路徑規(guī)劃高效算法的研究長期以來一直受到人們的關(guān)注和重視,人們從多方面進行了探索和研究,雖取得了一些成果,但仍存在許多問題有待深入研究。論文以PUMA560型機器人為研究對象,建立了兩個避障路徑優(yōu)化模型。
　　 本文

2、首先給出了機械臂路徑規(guī)劃算法的理論基礎(chǔ),并對一般6轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)操作手的運動學方程作了介紹。以PUMA560機器人為例給出了其運動學解釋及機械臂的運動學逆解過程,其后對幾類具有代表性的機械臂路徑規(guī)劃算法作了分析,其中包括人工勢場法、遺傳算法、模糊邏輯法.避障路徑規(guī)劃問題是在具有障礙物的環(huán)境中,按照某個評價標準,如最短路徑長度、最短行進時間、最小能量消耗等,規(guī)劃一條從起始點位置到達目標點位置最優(yōu)(或次優(yōu))的無碰(避障)路徑。本文針對六自由度機械

3、臂的避障路徑規(guī)劃的兩個模型:
　　 模型1采用規(guī)則體包絡(luò)對障礙物進行建模,把障礙物和機械臂映射到兩個互相垂直的平面內(nèi),將機械臂工作空間的三維問題轉(zhuǎn)化為二維問題,并結(jié)合A幸搜索法,極大地減少了計算量,達到了規(guī)劃要求；
　　 模型2采用蒙特卡洛法求出機械臂的可行位形空間,稱為自由區(qū)域,根據(jù)一般隨機路標法得到一個表示機械臂位形空間結(jié)構(gòu)信息的路標,計算機械臂在各個位形下與障礙物之間的最小距離及轉(zhuǎn)角耗散度,并將此信息加到逆向?qū)挾葍?yōu)