有障礙環(huán)境中的冗余度機(jī)械臂容錯(cuò)軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、冗余度工業(yè)機(jī)械臂以其特有的自運(yùn)動(dòng)性能引發(fā)了許多理論上和工程上的難題,這些成為機(jī)械工程和自動(dòng)控制領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。同時(shí),冗余度工業(yè)機(jī)械臂還具有容錯(cuò)性能,這對(duì)于機(jī)械臂在航天和其他特殊環(huán)境的應(yīng)用具有特別重要的意義。因此,為了充分發(fā)揮冗余度機(jī)械臂的性能優(yōu)勢(shì),很多學(xué)者在不同的領(lǐng)域?qū)ζ溥M(jìn)行了大量的科學(xué)研究,主要集中在利用冗余度機(jī)械臂的冗余特性作加權(quán)平均的方法,解決多目標(biāo)優(yōu)化和多準(zhǔn)則優(yōu)化方面。如利用冗余度機(jī)械臂在躲避障礙的同時(shí),還要滿足避免奇異性和關(guān)節(jié)

2、極限的要求等,但很少涉及到同時(shí)解決機(jī)械臂的容錯(cuò)和避障問題,畢竟容錯(cuò)性能是冗余度機(jī)器人的重要性能之一。因此,本文針對(duì)冗余度機(jī)械臂拾放操作(Pick-and-Place Operation,P&PO)的避障以及容錯(cuò)要求,提出了一種新的研究方法,并利用平面以及空間機(jī)械臂對(duì)本算法進(jìn)行了仿真及實(shí)驗(yàn)操作。 首先,對(duì)冗余度機(jī)械臂的研究現(xiàn)狀做了簡單的介紹,包括冗余度機(jī)械臂的避障規(guī)劃,容錯(cuò)規(guī)劃以及拾放操作規(guī)劃等。 其次,提出了冗余度機(jī)器人

3、的容錯(cuò)避障算法。該算法以距離函數(shù)為避障指標(biāo),并依次在笛卡爾空間以及關(guān)節(jié)空間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,然后對(duì)規(guī)劃所得的一系列末端可達(dá)離散點(diǎn)進(jìn)行樣條插值,最后將插值出的樣條曲線作為機(jī)械臂末端執(zhí)行拾放操作的路徑,并通過線積分,選取最短的一條作為最優(yōu)路徑。 再次,利用平面機(jī)械臂針對(duì)該算法進(jìn)行了仿真及實(shí)驗(yàn)操作。通過對(duì)桿長參數(shù)、障礙物數(shù)量、插值點(diǎn)個(gè)數(shù)等因素對(duì)該算法的影響,進(jìn)行了簡要的闡述。 最后,利用空間機(jī)械臂針對(duì)該算法進(jìn)行了仿真操作。重點(diǎn)詳