【技术实现步骤摘要】
一种机械臂在线避障运动规划方法
本专利技术涉及机械臂运动规划
，尤其涉及一种机械臂在线避障运动规划方法。
技术介绍
运动规划是机器人研究的基本问题，早期的运动规划主要针对移动机器人，将移动机器人看做二维平面的一个质点，寻找一条从起始点到目标点的无碰撞路径。目前针对移动机器人的路径规划方法已经非常丰富，目前该类方法主要有Dijkstra算法、A*算法、人工势场法、群智能算法等。针对机械臂这样的多输入多输出、非线性、强耦合的高维复杂系统，这些方法分别存在相应时间长、计算量大、易陷入局部最优等缺点，不能实现机械臂工作的在线避障。因此机械臂在线实时避障运动规划是机械臂控制的一个关键问题。基于随机采样的方法PRM(ProbabilisticRoad-Map)和RRT(Rapidly-exploringRandomTree)算法凭借强大的搜索能力和不需要对障碍物进行精确建模的优点广受学者们的喜爱，也更适合于机械臂这样的高维空间。PRM算法分为两个步骤，首先在可行解空间内随机采样一定数量的点，然后将这些采样点连接并寻找最短路径。采样点过多会降低最短路径的寻找速度，难以达到...
【技术保护点】
1.一种机械臂在线避障运动规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：利用D‑H法对六自由度机械臂进行建模，对障碍物使用轴向包围盒和球形包围盒技术建立模型，给出笛卡尔空间的起始点和目标点坐标；步骤2：初始化机械臂的工作环境和参数，确定障碍物位置，逆解确定关节空间中的机械臂运动路径的起始点qinit和目标点qgoal，确定扩展步长r，邻域半径R，并初始化仅包含起始节点的搜索树和最大迭代次数maxAttempts，进入预规划阶段；步骤3：预规划阶段，在关节空间内以概率α向目标点采样，以概率1‑α在自由空间内随机采样，得到新采样点qrand，对搜索树中节点遍历求得距离qrand最...
【技术特征摘要】
1.一种机械臂在线避障运动规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：利用D-H法对六自由度机械臂进行建模，对障碍物使用轴向包围盒和球形包围盒技术建立模型，给出笛卡尔空间的起始点和目标点坐标；步骤2：初始化机械臂的工作环境和参数，确定障碍物位置，逆解确定关节空间中的机械臂运动路径的起始点qinit和目标点qgoal，确定扩展步长r，邻域半径R，并初始化仅包含起始节点的搜索树和最大迭代次数maxAttempts，进入预规划阶段；步骤3：预规划阶段，在关节空间内以概率α向目标点采样，以概率1-α在自由空间内随机采样，得到新采样点qrand，对搜索树中节点遍历求得距离qrand最近的节点qnearest，从qnearest向qrand以扩展步长r扩展得到新节点qnew；步骤4：计算距离新节点qnew小于R的邻域集合Qnear，在Qnear内找出节点成本与该节点到qnew距离之和最小的节点作为qnew的父节点qparent；步骤5：对新节点qnew与其父节点qparent形成的路径做碰撞检测，如果发生碰撞，则返回步骤3重新采样；否则将新节点qnew与其父节点qparent形成的路径添加进搜索树中，并对邻域集合Qnear中每个节点进行遍历，如果邻域集合Qnear中节点qnear的成本小于新节点qnew的成本与两者形成路径距离之和，则用qnew代替qnear原来的父节点，并更新其对应的成本；步骤6：判断新节点qnew与目标节点之间的距离qgoal小于扩展步长r是否成立，如果成立并且qgoal与qnew形成的路径没有发生碰撞，则说明已经找到可到达目标点的路径，将qgoal添加进搜索树中并转到步骤8进入重规划阶段，否则执行步骤7；步骤7：判断搜索树中的节点数是否大于等于根据起点到目标点的距离及扩展步长确定的机械臂运动路径点数k，如果是，则在建立好的搜索树中规划出k个节点，形成机械臂运动的路径点序列，并将路径点序列送到轨迹规划器中控制机械臂运动，循环执行步骤3至步骤7直到跳出循环进入重规划阶段或达到最大迭代次数中止，否则，重新执行步骤3；步骤8：重规划阶段，更新目标点qgoal、机械臂位置qa和障碍物位置；步骤9：在搜索树中从qgoal反向检索得到通向目标节点的路径，在此路径上选取一个节点作为信标qbeacon，以概率α在以R为半径，qbeacon为圆心的超椭球内随机采样，以概率1-α在自由空间内随机采样，...
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