四自由度機(jī)械臂-多指靈巧手運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及其仿真研究.pdf

1、本文結(jié)合“衛(wèi)星在軌服務(wù)及遙操作的關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，完成了機(jī)械臂/靈巧手的碰撞檢測(cè)、障礙規(guī)避和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等算法研究并進(jìn)行了仿真演示。
　　圖形仿真可以直觀地顯示許多數(shù)據(jù)本身難以得出的信息，本文利用三維建模軟件ProE建立了虛擬場(chǎng)景中各部分的模型，通過(guò)VC++與Open Inventor函數(shù)庫(kù)建立了圖形仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景。同時(shí)還運(yùn)用解析法和幾何法分析了機(jī)械臂、靈巧手正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。這些研究為后續(xù)的碰撞檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等奠定了理論基礎(chǔ)。

2、　　碰撞檢測(cè)和障礙規(guī)避是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的重要組成部分。論文運(yùn)用蒙特卡洛方法確定了機(jī)械臂的操作空間，采用了AABB包容盒與空間線面求交法相結(jié)合的碰撞檢測(cè)方法。將障礙物“膨脹”，再通過(guò)端點(diǎn)距離判斷和包含性測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂與靜態(tài)障礙物的碰撞檢測(cè)，通過(guò)搜索局部最優(yōu)化路徑點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)障礙規(guī)避。
　　確定機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑后，運(yùn)用三次多項(xiàng)式對(duì)關(guān)節(jié)軌跡進(jìn)行規(guī)劃。在速度、加速度、加速度變化率的約束條件下，使用二次規(guī)劃法獲得了運(yùn)動(dòng)總時(shí)間最短時(shí)

3、的關(guān)節(jié)軌跡，將所用算法與現(xiàn)有算法對(duì)比表明了所用算法的優(yōu)化性?？紤]到加速度變化率對(duì)路徑跟蹤的影響，比較與加速度變化率相關(guān)的不同的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)時(shí)的路徑跟蹤性能，提出引入一個(gè)時(shí)間系數(shù)來(lái)修正運(yùn)動(dòng)總時(shí)間，獲得跟蹤性能良好的關(guān)節(jié)軌跡。
　　最后對(duì)機(jī)械臂/靈巧手圖形仿真系統(tǒng)進(jìn)行了研究，對(duì)于碰撞檢測(cè)、障礙規(guī)避和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃都運(yùn)用Matlab語(yǔ)言編寫(xiě)了應(yīng)用軟件。論文還給出了VC++與Open Inventor相結(jié)合編寫(xiě)的圖形仿真示例，通過(guò)對(duì)一些算法進(jìn)行