基于改进的Khatib方法的冗余机器人避障轨迹规划.pdfVIP

维普资讯 第 32卷 第 1期 太 原 理 工 大 学 学 报 Vo1．32 NO．1 2001年 1月 JOURNALOFTAIYUAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGY Jan．2001 文 章编 号 ：1007—9432(2001)01—0029—04 基于改进的Khatib方法的冗余机器 人手避障轨迹规划 郑利红，荣国宏，李元宗 (太原理工大学应用力学研究所) 摘 要 ：讨 论 了人 工势 场 方法 中Khatib方 法规 划冗余 度 机 器人 手 瓜在 障 碍 环境 中的轨 迹 问 题 ，基 于 Khatib方 法提 出 由程序 自动确 定势场 力 比例 因子 的改 进 方法 ，寻找 一 条机 器人 手 爪从起 点到终点 的安奎路径 。仿真 结果表 明，使 用该方击计 算时 间短 ，参数选择设计合 理 。 关键词 ：人 I 势场 ；改进 的 Khatib方 法 ；避 障轨避 规 划 中国分 类号 ：TP24 文 献标识码 ：A 解决机器人在障碍物环境中路径规划 的方法主 希望进入 的区域和障碍物属于斥力极 ，目标及系统 要有人工势场法口 一、拓扑法口]、和几何法口 J其中 建议进八的区域为引力极 ，斥力极为 “势峰”，引力极 几何法和拓扑法主要用于全局规划，有哪些信誉好的足球投注网站时间长，硬 为 “势井”，这些极的周围由一定 的算法产生相应势。 件要求高，因此，一般不用于实时规划。而人工势场 在任何一点的势为有极点在该极点产生的势之和 ， 法主要用于动态避障，实时控翩，一般用于实时规 而这种势 的负梯度形成抽象的势场力 ，表现为障碍 划。冗余度机器人利用冗余空间，按照一定的性能指 物对物体产生排斥力和 目标点对物体产生吸引力 ， 标，可对机器人的轨迹进行如下的优化：避免内部奇 其合力使物体无碰撞地 由起始位置运动到 目标位 性，躲避障碍物，关节位移，速度、加速度受限，最小 置 建立势场函数的方法很多，一般要求建立的势场 及其梯度保持连续性，以便消除工作空间内的局部 关节力矩，能量最小等。解决冗余度机器人在障碍物 极点 。 环境中的规划问题，首先要对障碍物有一个合理的 Khosla口’等提出了超二次势场，即 描述。现多将障碍物模型化为凸棱柱，采用 “障碍膨 A 胀，机器人缩小”的方法进行近似计算。 u ，)= e ． 、 在给定障碍物环境后 ，冗余度机器人路径规划 一 。 一 土——， 首先要对机器人手爪确定一条连接起点和终点的躲 其中，K=I(三)z+(旦)z() ．‘ L “ “ “ J 避障碍物的安全路径 。我们只考虑手爪的位置变化， Hwang 提 出将障碍物分解为线性边界围出的 不考虑手爪的姿态变化，近似将手爪看作质点。