萝岗登高维修车出租,  萝岗登高安装车出租,  萝岗登高车出租      冗余机械臂的动态避障规划研究       本文以冗余机械臂为研究对象，对机械臂在动态环境中的路径规划问题进行了研究，包括运动学建模、碰撞检测和规划算法等方面。本文共分为五步，组织如下：第一步，主要介绍了本课题研究背景和相关技术的研究现状，结合目前国内外己经取得的研究成果详细介绍了冗余机械臂逆运动学求解的解析解法和数值解法，从而适用于高自由度冗余机械臂路径规划算法的角度阐述了各种算法在机械臂和移动工程机械上的研究现状。

         第二步主要介绍相关理论与技术，对机械臂运动学建模所需的空间描述和坐标变换作了详细介绍，并据此推导了机械臂正运动学模型。对于冗余机械臂逆运动学本步介绍了利用雅可比矩阵求解的通用数值解法，分析了该方法存在的一些问题，并给出了雅可比矩阵的求解步骤。此外介绍了三种常用的碰撞检测算法，分析了各个算法的优点与不足。

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        第三步重点阐述本文提出的基于改进人工势场法的动态避障路径规划算法。首先介绍传统人工势场法的技术原理，并分析其存在的不足，据此引出本文所提改进算法。为了将人工势场法用于高自由度冗余机械臂，规避机械臂构型空间无法构造的问题，本文直接在机械臂工作空间构建人工势场。其中吸引势场构造于目标位置，排斥势场构造于障碍物所在位置，两种势场产生的力分别作用于机械臂末端位置和机械臂与障碍物的最近点处，并依据动力学定律分别产生吸引速度和排斥速度。本文直接在场力的作用点处构造这两种速度，并通过冗余机械臂逆运动学数值解法映射到机械臂关节空间进行矢量合成，控制机械臂避开空间中的动态障碍物并追踪上目标。对于障碍物运动过快造成机械臂来不及躲避的情况，本文引入Ｐｉｖｏｔ算法改变排斥速度方向，使机械臂垂直障碍物运动方向运动达到避障的目的。此外本文通过在最近点附近添加虚拟障碍物的方法解决了人工势场法中无法逃避的局部极小值问题。最后通过半实物仿真实验证明了所提算法的有效性及可行性。

         第四步针对第三步人工势场法存在的问题，提出了基于快速搜索随机树的动态避障规划算法。首先介绍了一般快速搜索随机树的基本原理，分析了该算法在冗余机械臂路径规划问题上的应用难度。然后以此为基础介绍了本步算法的整体思路，分为离线规划和在线规划两部分。离线规划部分首先利用冗余机械臂逆运动学解析解法和人工势场法得到最优目标状态，解决冗余机械臂使用快速搜索随机树进行路径规划时目标状态不确定性问题，然后以该目标状态为目标构建搜索树得到一条从初始状态到目标状态的无碰路径。在线规划部分树的根节点随着机械臂的运动而变化，然后通过树的扩展和重新布线达到动态避障的目的，且当选取的目标状态由于障碍物的运动被遮挡时切换目标节点重新搜索路径。最后通过半实物仿真实验证明了所提算法的有效性和可行性。

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