位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法
来源：计算机集成制造系统杂志2024年第7期北京时间：
作者：刘光辉, 高嘉豪, 孟月波, 徐胜军, 韩九强
单位：1.西安建筑科技大学信息与控制工程学院2.西安市建筑制造智动化技术重点实验室
摘要：针对机械臂路径规划方法存在的规划效率低、连杆通过性差、路径粗糙等问题,以渐进最优快速随机搜索树RRT*为基础,提出一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法(PCO-BT-RRT*)。首先,设计目标偏置引导的双向扩展RRT*算法(BT-RRT*),改进了RRT*算法的初始化过程,将起始点和目标点分别作为两棵随机树的初始节点,并通过目标偏置策略引导其以一定概率相向生长,加快探索未知区域,在保证路径代价较低的同时提升路径生成速度。其次,提出一种位姿约束路径优化策略(PCO),采用机械臂运动学模型和碰撞检测规则共同约束新节点扩展过程,寻找机械臂可达空间内的避障路径;对生成路径剪枝剔冗,缩短可行路径长度,同时对消冗节点以迭代调整的方式进行平滑优化,提高路径生成质量。通过仿真实验分析,验证了所提方法在路径规划问题上的显著性成效;在自主研发的BIM信息融合下建筑砌筑系统进行真机避障测试,验证了该方法的实用性。
关键词：机械臂路径规划,RRT*算法,双向扩展,位姿约束,路径平滑
基金资助：陕西省重点研发计划资助项目(2021SF-429)。
