七自由度空間機械臂路徑規(guī)劃的避障研究.pdf

1、隨著我國空間技術(shù)的逐步發(fā)展，我國的載人航天計劃取得了一系列舉世矚目的成就。建造載人空間設(shè)施是一個復雜的大型系統(tǒng)工程，需要大量的配套硬件設(shè)施。現(xiàn)在的大型空間設(shè)施，不論是載人的還是無人的，通常都需要有特定的操作工具來完成重要、復雜和艱巨的任務(wù)。空間機械臂能夠提高大型空間飛行器在建設(shè)、使用、維護等各個環(huán)節(jié)的效率和安全性，也大大減少宇航員出艙活動的風險。
　　本文針對七自由度空間機械臂運動學規(guī)劃展開研究，提出了空間機械臂路徑規(guī)劃中的難點—

2、—避障問題，解決了空間機械臂碰撞檢測和避障的難點，達到了七自由度空間能夠躲避障礙物到達目標點的期望。具體內(nèi)容如下：
　　首先，本文對國內(nèi)外空間機械臂發(fā)展狀況做了概述，針對七自由度空間機械臂比六自由度機械臂的優(yōu)勢做了分析，歸納了七自由度機械臂求逆的方法，為課題下一步研究開展做準備。
　　其次，簡單介紹了機械臂的相關(guān)基礎(chǔ)知識，就七自由度機械臂運動學求逆問題，引入了機械臂的臂型角，降低了七自由機械臂運動學求逆的難度。本文還介紹了機

3、械臂的軌跡規(guī)劃，主要包括常見的關(guān)節(jié)空間規(guī)劃和笛卡爾空間規(guī)劃方法。
　　最后，本文詳細介紹了機械臂與障礙物的碰撞檢測以及避障的實現(xiàn)。通過分析常見碰撞檢測方法的優(yōu)缺點，本文提出了橢球包圍盒法的碰撞檢測方法。針對空間機械臂的特殊工作環(huán)境，本文提出使用人工勢場法和搜索空間法相結(jié)合進行避障。本文把機械臂的人工勢場勢能做為判斷運動的標準，即當機械臂的相鄰關(guān)節(jié)角變化一個步長的時候，如果機械臂受到的勢能有減小趨勢，并且機械臂末端反解得到的各個關(guān)節(jié)