空間多自由度串聯機械臂的避障運動規(guī)劃方法研究.pdf

1、在工業(yè)4.0及中國制造2025的雙重背景下，機器人技術已逐漸成為智能制造業(yè)的主要標志之一。目前，以各型機械臂為代表的機器人已經涉足于工業(yè)制造、航空航天、娛樂服務業(yè)、醫(yī)療、軍事等領域。在這些領域中，空間多自由度串聯機械臂是應用最廣泛的一種機器人，針對其運動學、動力學的相關理論研究也一直是機器人領域的一個重要研究熱點。其中，對機械臂的運動路徑規(guī)劃方面的研究是機器人運動控制的關鍵技術，其規(guī)劃效果直接影響機械臂運動學、動力學的性能表現。而在實際

2、應用中，機械臂的工作環(huán)境多為復雜障礙物地形，在運動過程中需要進行有效的避障規(guī)劃。因此，本文主要以空間多自由度串聯機械臂為研究對象，分別在笛卡爾空間和關節(jié)狀態(tài)空間中對其進行避障運動規(guī)劃方法的研究，最終實現無碰撞路徑規(guī)劃，對機器人運動控制具有一定的理論意義和實際應用價值。本文主要從以下四個方面展開研究:
　　首先，基于D-H理論對常見的六自由度空間串聯機械臂為例進行數學建模，并基于機械臂正、逆運動學原理進行方程推導。
　　其次，

3、就機械臂路徑規(guī)劃過程中機械臂與環(huán)境障礙物碰撞問題，本文提出了三種常見的空間幾何體包絡模型，即圓柱體包絡模型、長方體包絡模型及球體包絡模型，并通過簡化機械臂模型，把機械臂各關節(jié)干涉及與障礙物實體碰撞檢測問題轉化為空間點-線-面之間的位置關系判斷問題，然后通過空間解析幾何知識進行分析求解。
　　之后，本文提出了兩種機械臂避障路徑方法:一種是笛卡爾空間中基于A*算法與機械臂逆解結合的避障路徑規(guī)劃方法，該方法只適用于滿足Pieper準則的