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           白云区登高维修车出租,   白云区登高安装车出租,   白云区登高车出租     传统工业特种工程机械的示教编程己无法满足需求，因此开始研究特种工程机械的动态避障规划问题，并取得了一些成果尤其是移动特种工程机械的动态避障规划。然而冗余机械臂的高自由度强耦合使得其动态避障规划较难，因此大多是适用于移动特种工程机械的规划算法并不适用于机械臂。本文以七自由度刚性机械臂为研究对象，研究其动态避障规划问题，在传统人工势场法和快速搜索随机树算法的基础上针对冗余机械臂的特点提出了改进算法，并对算法的不足给出了解决方案。由于某些局限因素，本文的研究仍存在一些不足需要进一步的研究。总体而言，本文所研究的成果如下：

          １．针对冗余机械臂自由度过高，无法在构型空间中构造人工势场以达到动态避障目标的问题，提出了一种改进的人工势场法。直接在机械臂任务空间中构造人工势场，在目标位置构造吸引势场，在障碍物位置构造排斥势场。吸引势场产生的吸引力只作用于机械臂末端，排斥势场产生的排斥力作用于机械臂于障碍物的最近点处，根据动力学定律分别产生吸引速度和排斥速度。通过直接定义吸引速度和排斥速度，并利用冗余机械臂的逆运动学将两种速度在机械臂关节空间合成，从而将人工势场法用于高自由度机械臂，避免了构型空间的构造。针对机械臂运动速度可能低于障碍物运动速度而导致无法避开障碍物的问题引入了Ｐｉｖｏｔ算法，使其能够避开速度过快的障碍物。对于人工势场法中常有的局部极小值问题，通过在最近点与目标的连线处构造虚拟障碍物以达到跳出局部极小值的目的。本文通过半实物仿真实验对该算法进行了验证，证明了该算法的有效性。

       ２．针对人工势场法容易使机械臂在靠近障碍物运动时抖动，且无法预先得到一条轨迹的问题，提出了基于快速搜索随机树的算法用于冗余机械臂动态避障规划。针对冗余机械臂自由度过高导致计算复杂度过大的问题提出了离线规划和在线规划两种方案，并针对冗余机械臂目标状态的不确定性，提出了利用解析解求解机械臂逆运动学然后通过优化目标函数确定目标节点的方法。在离线规划阶段，通过所提算法根据当前环境选择最优目标节点，然后利用快速搜索随机树算法搜索的到一条从初始节点到目标节点的无碰路径。在线规划阶段，重新定义评价函数，然后利用搜索树的扩展和重新布线达到避开动态障碍物的目的，当原目标节点被动态障碍物遮挡导致目标不可达时切换目标节点重新搜索一条新的路径。本文通过半实物仿真实验对该算法进行了验证，证明了该算法的有效性。

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          本文针对七自由度冗余机械臂的动态避障路径规划问题进行了研究，提出了两种适用于高自由度冗余机械臂的动态避障规划算法，通过实验证明了所提算法的有效性，但在本文的研究过程中依然存在着一些不足之处，还需要更进一步的探索：

       １．本文人工势场法使用的是速度规划，虽然在定义吸引速度和排斥速度时保证了速度的连续，但在复杂环境下多种速度混合作用时容易产生速度的突变，使得规划的速度不够平滑容易造成机械臂的抖动。可以进一步研究加速度规划，从而保证了机械臂关节速度和轨迹的连续平滑。

      ２．本文采用包围盒的方法对障碍物进行建模，占用了机械臂的工作空间，且并不是适用于所有复杂环境。许多学者开始尝试使用深度传感＿器用于机械臂工作环境的获取，可实现对机械臂周围的障碍物进行精确建模并且适用于各种环境，据此规划的路径也更优。

        ３．本文基于快速搜索随机树的算法虽然实现了动态避障规划，但总体计算量较大对计算机的性能要求较高，目前有学者尝试直接在机械臂任务空间中利用快速搜索随机树算法进行规划，将机械臂连杆作为一种约束加入到树的扩展中，降低了算法复杂度，实时性更商。

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