六自由度機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃研究.pdf

1、機(jī)械臂廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，探測(cè)，軍工科技等領(lǐng)域。在我國(guó)電網(wǎng)行業(yè)，由于路徑規(guī)劃難度大的原因機(jī)械臂運(yùn)用較少，本課題以國(guó)家電網(wǎng)的檢定機(jī)械臂為研究對(duì)象，主要研究機(jī)械臂自主路徑規(guī)劃問(wèn)題。該機(jī)械臂主要完成的任務(wù)是智能電表的抓取，懸掛在檢定臺(tái)，以及螺釘?shù)男龜Q，之后是執(zhí)行器的吸盤掀開(kāi)電表蓋，以及電表從檢定臺(tái)取下。本文依據(jù)六自由度機(jī)械臂工作特點(diǎn)，把路徑規(guī)劃合理地分為兩個(gè)階段，首先機(jī)械臂把電表從表箱中取出到某個(gè)給定位置，之后從給定位置搬運(yùn)到檢定臺(tái)的某個(gè)位置

2、。
　　在研究檢定機(jī)器人避障之前，首先建立了機(jī)械臂DH參數(shù)模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)的正反解。機(jī)械臂手爪進(jìn)入表箱取電表時(shí)，必須進(jìn)入表箱內(nèi)部，故不能將機(jī)器人底盤作為包圍盒處理。文中通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將障礙物不等式約束映射到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而將路徑規(guī)劃轉(zhuǎn)化為優(yōu)化一個(gè)非線性代價(jià)函數(shù)的尋優(yōu)問(wèn)題，該代價(jià)函數(shù)由碰撞罰函數(shù)和路徑長(zhǎng)度共同組成。同時(shí)，該算法不僅能夠處理把路徑點(diǎn)作為質(zhì)點(diǎn)的情況，而且可以處理考慮物體旋轉(zhuǎn)平移變換的多面體模型。針對(duì)局部極值點(diǎn)的問(wèn)

3、題，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬退火混合優(yōu)化算法加以改善，該算法即利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的梯度搜索信息，又利用了模擬退火容易跳出局部極值得特點(diǎn)，最終使路徑點(diǎn)集趨向于最優(yōu)規(guī)劃路徑。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃算法中，由于迭代步長(zhǎng)η選取不當(dāng)，容易導(dǎo)致震蕩或者收斂速度過(guò)慢，文中通過(guò)交叉迭代算法替代梯度下降算法，有效地解決了收斂速度較慢和搜索過(guò)程中的震蕩問(wèn)題。文中通過(guò)DFP變梯度算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的梯度下降算法進(jìn)行了對(duì)比。當(dāng)電表從表箱中取出后到搬運(yùn)到檢定臺(tái)目標(biāo)位置這個(gè)階段，通過(guò)RR