基于地图像素化的改进快速搜索随机树机械臂运动规划

来源：计算机集成制造系统杂志2024年第12期北京时间：

作者：慎世龙, 孟祥印+, 李杨, 杨豪, 沈若昊

单位：西南交通大学机械工程学院

摘要：针对快速搜索随机树(RRT)应用于机械臂运动规划存在的探索能力弱、收敛速度慢、路径质量差等问题,提出一种基于地图像素化的改进RRT算法。首先采用均匀节点采样策略,通过中心采样和避免重复采样提高了算法探索能力;其次提出节点拒绝策略,利用像素地图记录障碍物信息,可有效减少碰撞检测次数,提高算法效率;同时,提出动态路径策略,根据节点能否与目标点无碰撞连接形成若干条路径,并将最优路径设置为最终路径,加快了算法收敛速度;搜索完成后,剔除路径中的冗余节点,并借助三角不等式优化路径,提高了路径质量。最后,在MATLAB中进行不同二维地图仿真实验,结果表明改进RRT算法可以在更短时间内规划出更优路径。进一步通过Robotics Toolbox仿真实验,以及真实机械臂避障实验,验证了该算法的优越性和实用性。

关键词：机械臂,运动规划,快速搜索随机树,均匀节点采样

基金资助：国家重点研发计划资助项目(2020YFB1712200);四川省科技厅重大专项(2022ZDZX0002)。