一种改进RRT*结合四次样条的协调路径规划方法

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.

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

所属期刊栏目：52

分类号：V448.2(航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制)

资助基金：深圳市科技研发资金;国家自然科学基金;西北工业大学博士论文创新基金

在线出版日期：2020-09-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1024-1034