一种改进RRT*结合四次样条的协调路径规划方法

• 作者: 余敏 王明明 罗建军 高登巍
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 双臂空间机器人 路径规划 快速搜索随机树 四次样条
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 多体系统动力学与分析动力学专题
• 页码范围: 1024-1034
• 页数: 11页
• 分类号: V448.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-20-074

摘要

针对空间机器人抓捕空间非合作目标的在轨服务任务,同时考虑机器人运动学约束和动力学约束,提出一种分层式的自由漂浮双臂空间机器人协调路径规划方法.首先,在路径规划层面上基于RRT*算法分别规划双臂末端执行器在笛卡尔空间下的初始可行路径,为双臂设置独立的采样空间,保证路径规划过程中双臂系统不发生自身碰撞.然后,在轨迹规划层面上利用四次样条曲线平滑RRT*算法生成的初始路径,设计满足样条曲线的一阶、二阶及三阶微分连续约束,同时考虑机械臂末端执行器的初末速度约束条件、初始加速度约束条件,得到适合于空间机器人执行的动力学可行的平滑轨迹.最后,计算所规划路径的最大速度、最大加速度与机械臂末端执行器物理极限值的比值,取最小上限,即为最少路径规划时间.所提路径规划方法能够设计出满足特定路径点约束的协调路径,且所设计的路径考虑了机械臂的物理限制条件,通过对自由漂浮双臂空间机器人进行仿真试验,验证了所提路径规划算法的有效性.