[发明专利]一种超冗余机械臂路径规划方法

权利要求书

1.一种超冗余机械臂路径规划方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：针对超冗余机械臂建立机械臂运动学模型，确定驱动绳长、臂杆偏转角度、臂杆末端点坐标之间的转换关系；

步骤2：针对环境中的障碍物建立障碍物模型，从障碍物模型中获得障碍物的位置、形状、大小信息，进而确定与障碍物对应的不可抵达区域；

步骤3：假设相邻臂杆长度相同且与路径步长l_w成线性关系，根据步骤1中确定的机械臂运动学模型，理论分析两相邻直线路径之间的最大夹角Ψ_max与第i个臂杆初始点沿其中一段直线路径运动过程中的臂杆偏角变化最大值ψ_max、臂杆长度L_i、路径步长l_w之间的关系；

步骤4：根据步骤2确定的与障碍物对应的不可抵达区域以及步骤3中的关系约束进行路径规划；

步骤4采用MDA+RRT算法进行路径规划，具体通过下述方式实现：

步骤41：定义步长δ即l_w，以路径规划的起始点x_init作为随机树T的根节点；

步骤42：随机选择一个节点x_rand，选择一个离x_rand最近的节点x_near，根据节点x_near与目标点x_goal之间的距离d_goal确定Ψ_max的取值；然后根据步骤3中的关系与x_rand、x_near、T分析x_new的选取范围，进而计算出x_new的位置；

步骤43：若x_new符合条件要求即未进入步骤2中确定的不可抵达区域，则将x_new附近的节点存放至x_neighbor中，并将这些附近节点的祖先存放至x_parent中，进而得到一个由x_new整理出的Xin集合；

步骤44：在Xin中找到使x_new成本最小且满足偏角要求的新父节点x_par，删除x_new与原父节点x_near的连线，连接x_new与x_par，并在T中进行修剪；

步骤45：若x_neighbor内一个节点x_from的权值大于当前x_new的权值与到该节点的距离之和，且满足偏角要求，则以当前x_new节点作为x_from的父节点；

步骤46：重复寻找x_new及修剪x_new与附近节点的连接关系，直到到达目标点。

2.根据权利要求1所述的一种超冗余机械臂路径规划方法，其特征在于，所述的步骤2中，将路径与障碍物之间的最近距离设置为臂杆表面上的所有点距离该臂杆轴线的最远距离加上臂杆轴线上的点与直线路径之间的最远距离，与障碍物的距离小于等于上述最近距离的范围视为不可抵达区域。