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《哈尔滨工程大学》 2010年
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六自由度检修机械臂路径规划研究

杨秀成  
【摘要】: 在机器人的智能控制中,避障路径规划是其研究的重点和难点。它的任务就是在具有障碍物的环境内,按照一定的评价标准(如最短路径长度、最短行进时间、最小能量消耗等),规划出一条从起始点到目标点的最优(或次优)无碰(避障)路径。根据六自由度检修机械臂自身的构造特点及其工作环境(蒸汽发生器)的狭窄性,本文给出了一种基于RRT算法的避障路径规划方法。 在研究检修机械臂避障路径规划之前,给出了机械臂工作过程模型及其运动学求解的方法。其中,逆运动学求解问题较为复杂,根据该机械臂构造冗余度低,工作环境受限的实际情况,给出了一种简单易行的几何图解法,并通过仿真实验对其进行了验证。 本文就检修机械臂工作过程中所采用的碰撞检测技术进行了深入的探讨,并根据该控制系统的特点,给出了基于网络包围法(AABB包围盒和等效空间圆柱体相结合算法)的碰撞检测方法,该方法简单有效,可以很好地解决路径规划中的碰撞检测问题。 文中重点讨论了基于RRT算法的采样策略、扩展策略、最近点的求取方法、搜索树的数量等问题,给出了适合于该检修机械臂控制系统的双向平衡搜索树的路径规划方法。应用VC++开发平台,在基于OpenGL的仿真控制系统中,编写了机械臂避障路径规划的仿真程序,并给出了其软件设计与实现的详细分析方法。同时,在机械臂仿真控制系统中做了相应的实验,通过对实验结果的综合分析,验证了该避障路径规划方法的可行性和有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP241

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