七自由度空间机械臂避障路径规划方法

《七自由度空间机械臂避障路径规划方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第2o卷第4期航天器工程Vo1．2ONO．42011年7月SPACECRAFTENGINEERING65七自由度空间机械臂避障路径规划方法杨明远孙汉旭贾庆轩陈钢(北京邮电大学自动化学院，北京100876)摘要针对七自由度空间机械臂在轨捕获目标任务的需求，提出了一种避障路径规划方法。主要是根据机械臂和障碍物的几何特征，对机械臂模型和障碍模型进行简化；通过研究机械臂自身所固有的几何特性和障碍物的位姿坐标，分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件，进而求出空间机械臂的无碰撞自由3-作空间；利用优化的A算法，在七自由度空间机械臂的自由工作空间内进行了无碰撞最优路径的搜索，从而实现了七自由度空间机

2、械臂的避障路径规划。仿真结果表明了该算法的有效性与可行性。关键词空间机械臂；工作空间；七自由度；避障路径规划；A算法；仿真中图分类号：V447；TP242文献标志码：ADOI：10．3969／)．issn．16738748．2011．04．009文章编号：1673—8748(2011)04—0065—07ResearchonPathPlanningfor7-DOFSpaceManipulatortoAvoidObstacleYANGMingyuanSUNHanxuJIAQingxuanCHENGang(SchoolofAutomation，BeijingUniversityofPost

3、sandTelecommunications，Beijing100876，China)Abstract：Anobstacleavoidancepathplanningmethodisproposedfor7-DOFspacemanipulatortomeetdemandsofin—orbitmissionforcapturingtarget．Thecontentofthemethodislistedasfollows．Firstly，basedonthegeometriccharacteristicsofmanipulatorandobstacle，themodelofmanipula

4、torandobstacleissimplified．Secondly，onthebasisoftheinherentgeometriccharac—teristicsofmanipulator，andaccordingtothepositionandorientationcoordinatesofobstacle，thecollisionconditionsofalImanipulator’S1inksareanalyzed．Then，thecollision—freemotionspaceofspacemanipulatorisobtained．Thirdly，onthisbasi

5、s，theoptimalcollision—freepathof7-DOFspacemanipulatorisacquiredinthecollision—freemotionspacewithAalgorithm．Thereby，theobstacleavoidancepathplanningisachieved．Finally，theeffectivenessandfeasibilityofthepro—posedmethodisverifiedbysimulation．Keywords：spacemanipulator；workspace；7-DOF；obstacleavoida

6、ncepathplanning；Aalgorithm；Sjm1】】ation收稿日期：201卜O3—09：修回日期：2011-04—10基金项目：中国教育和科研计算机网络中心资助的“教育科研基础设施IPv6技术升级与应用示范”项目的子项目“下一代互联网虚拟现实科研交流平台应用示范”，中央高校基本科研业务费资助(2。(】9RcO6O3)，中央高校基本科研业务费专项资金(2O1OPTo7—02)作者简介：杨明远(1982一)，男，硕士，研究方向为空间机器人技术。66航天器工程2O卷Sakatac等以加拿大机械臂为背景，提出了一种基1引言于梯度投影法的空间冗余度机械臂的避障路径规划算法，主要

7、利用冗余度机械臂自运动的特点来实现在微重力环境下，空问机械臂能够代替航天员避障路径规划，但此方法不适用于非冗余机械臂，不完成空间任务；但空间机械臂处于自由漂浮状态，系具有通用性。相比Sakata的方法，本文提出的方法统控制变量与非独立变量之间存在强烈的运动耦更具有通用性，而且提高了避障路径规划的效率。合，运动控制难度加大，这使空问机械臂的路径规划在六自由度空问机械臂的避障路径规划_8中，已经变得特别复杂口]。空间碎片及空间舱体外设试验装验证了此