基于改进RRT算法的多关节机械臂路径规划方法研究

来源：农业机械学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：梁喜凤，陈坤，姚宝国

单位：中国计量大学,中国计量大学,中国计量大学,

摘要：为了解决RRT(Rapidly-exploring random tree)算法在机械臂三维路径规划中采样随机性强、搜索范围大、效率低和路径不平滑的问题，提出了一种基于空间引导点并结合目标偏置采样策略的改进RRT算法。通过在RRT树生成前产生空间引导点，并在采样点选取时，采用目标偏置策略，降低算法搜索的随机性;在生成新节点时，采用自适应调节步长，加快算法在空旷区域搜索的效率，并降低错过障碍物附近更优点的选择;初次生成路径后，通过贪心策略去除路径中多余节点;最后利用Hermite插值对路径进行平滑处理，提升路径质量，并进行了仿真与现场试验。仿真试验结果表明，相比RRT算法，改进后的算法平均搜索时间减少70.83%，平均路径长度减少22.71%。利用6-DOF机械臂进行避障试验，结果表明，改进后的RRT算法相较于RRT算法，平均搜索时间减少79.95%，平均路径长度减少30.93%，路径规划成功率为96.77%。改进后的算法在三维空间中可以快速规划出无碰撞路径，该研究为多关节机械臂运动控制奠定了理论基础。

关键词：机械臂;路径规划;RRT算法;空间引导点;偏置采样;自适应步长

基金资助：国家自然科学基金项目（32372007）