基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法，根据连杆上的固定坐标系得到的齐次变换矩阵，建立机械臂运动学模型，获取机械臂状态空间中的初始点，并构建随机树，并将按照设定步长扩展出新的状态点连接起来，得到设定路径，根据所述设定路径进行强化学习，并设定一个马尔可夫决策过程，得到Q函数并初始化为零，并利用单纯形法进行优化，更新迭代至Q值表全部更新完成，根据强化学习后的所述状态点建立节点池，并利用所述Q函数按照设定概率对所述状态点进行选择，完成树的扩展采样，得到目标路径，提高路径的规划效率，并有效逃离局部极小值。

A path planning method of 6-DOF manipulator based on improved RRT algorithm

【技术实现步骤摘要】
基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法
本专利技术涉及机械臂路径规划
，尤其涉及一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法。
技术介绍
在机械臂的应用中，六自由度是完成空间定位能力的最小自由度数，在工业场景中被广泛应用。机械臂的路径规划是机器人领域的基本问题，主要解决的是为机械臂找到一条从起始状态到目标状态的运动路径，并且在运动过程中避开障碍物。随着机器人学的发展，国内外学者已经提出许多路径规划算法，例如A*算法、Dijkstra算法等，在应用这些算法时常把机器人简化为一个质点，然而六自由度机械臂是一个高非线性、强耦合的复杂系统，若将其简化为笛卡尔空间的质点会无法描述机械臂的运动，因此大多数的路径规划算法无法在机械臂中直接使用，快速搜索随机树算法(Rapidly-exploringRandomTree，RRT)是一种采用增量方式增长的随机采样算法，可以应用在搜索空间维数较高的场景中，六自由度机械臂的路径规划维度较高，RRT算法可以解决它的路径规划问题。但由于RRT算法的不完善性，规划结果容易陷入局部极小值，导致最终得到的路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法，其特征在于，/n根据连杆上的固定坐标系得到的齐次变换矩阵，建立机械臂运动学模型；/n获取随机树，并连接选择的状态点，得到设定路径；/n获取并初始化Q函数，更新迭代至Q值表全部更新完成；/n利用所述Q函数对节点池进行选择，得到目标路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法，其特征在于，
根据连杆上的固定坐标系得到的齐次变换矩阵，建立机械臂运动学模型；
获取随机树，并连接选择的状态点，得到设定路径；
获取并初始化Q函数，更新迭代至Q值表全部更新完成；
利用所述Q函数对节点池进行选择，得到目标路径。


2.如权利要求1所述的一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据连杆上的固定坐标系得到的齐次变换矩阵，建立机械臂运动学模型，包括：
获取每个连杆上设定的固定坐标系，得到末端坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵，并根据所述齐次变换矩阵建立机械臂运动学模型。


3.如权利要求2所述的一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法，其特征在于，所述根据连杆上的固定坐标系得到的齐次变换矩阵，建立机械臂运动学模型，还包括：
将关节的运动轴正方向标定为Z轴，将垂直于Z轴并指向离开Z轴的方向标定为X轴，根据右手定则建立Y轴，完成所述固定坐标系的设定。


4.如权利要求1所述的一种基于改进RRT算法的六自由度机械臂路径规划方法，其特征在于，所述获取随机树，并连接选择的状态点，得到设定路径，包括：
获取机械臂状态空间中的初始点，并构建随机树，并通过随机采样的方式在所述状态空...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛军浩，戴冰，李玉虎，李智，许川佩，朱爱军，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45