多障碍环境下机械臂避障路径规划

来源：计算机集成制造系统杂志2021年第4期北京时间：

作者：陈满意,张桥,张弓,梁济民,侯至丞,杨文林,徐征,王建

单位：1.武汉理工大学机电工程学院2.广州中国科学院先进技术研究所3.中国科学院深圳先进技术研究院

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26.1s下降到3.6s,算法搜索成功率和效率都得到显著改善。

关键词：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

基金资助：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)。