针对复杂输电环境下机械臂多目标点路径规划效率低、路径代价高的问题,提出了基于改进的人工势场引导的知情快速扩展随机树算法(improved artificial potential field-informed rapidly-exploring random trees star,IAPF-IRRT^(*))来...针对复杂输电环境下机械臂多目标点路径规划效率低、路径代价高的问题,提出了基于改进的人工势场引导的知情快速扩展随机树算法(improved artificial potential field-informed rapidly-exploring random trees star,IAPF-IRRT^(*))来提升路径规划的性能。首先引入长方体斥力场模型改进传统人工势场中球形斥力场模型,建立输电环境下复杂障碍物的斥力场。然后采用位置均匀分布的椭球域改进IAPF-IRRT*算法中的椭圆域,避免复杂输电环境下采样点出现局部冗余,提高搜索效率。最后引入三角寻优法优化路径中的冗余节点并结合三次样条插曲线对路径平滑处理。在三维简单、三维复杂和复杂输电环境这三组不同复杂程度的障碍物地图上进行验证,其结果表明:IAPF-IRRT*算法与标准RRT、RRT*算法相比,时间效率分别提升了44.8%~83.8%、68.3%~95.2%、26.5%~71.8%;路径代价分别降低了15.5%~35.0%、14.1%~35.3%、31.5%~43.5%;路径中的节点数量分别减少了75.6%~78.8%、75.0%~78.0%、70.4%~72.0%。展开更多
为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将...为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将其作为RRT的规划目标节点,避免对空白区域的无用搜索。其次,在RRT算法基础上加入目标引导采样以及搜索参数自适应计算策略,提高算法的指向性以及鲁棒性。引入一种基于机械臂末端姿态约束的采样节点拒绝机制,降低有效性检查次数,提高规划效率。最后,对生成的原始路径进行剪枝优化,降低路径代价与转角数量,随后利用准均匀三次B样条结合四元数球面姿态插值进行平滑优化,提高路径质量。实验结果表明,所提出的改进算法与RRT算法相比,规划成功率提高了12.66%,规划时间与路径成本分别降低了79.05%以及34.80%。通过消融实验证明了各部分改进的有效性。在硬件平台上进行分拣测试,验证了该方法的实用性。展开更多
文摘针对复杂输电环境下机械臂多目标点路径规划效率低、路径代价高的问题,提出了基于改进的人工势场引导的知情快速扩展随机树算法(improved artificial potential field-informed rapidly-exploring random trees star,IAPF-IRRT^(*))来提升路径规划的性能。首先引入长方体斥力场模型改进传统人工势场中球形斥力场模型,建立输电环境下复杂障碍物的斥力场。然后采用位置均匀分布的椭球域改进IAPF-IRRT*算法中的椭圆域,避免复杂输电环境下采样点出现局部冗余,提高搜索效率。最后引入三角寻优法优化路径中的冗余节点并结合三次样条插曲线对路径平滑处理。在三维简单、三维复杂和复杂输电环境这三组不同复杂程度的障碍物地图上进行验证,其结果表明:IAPF-IRRT*算法与标准RRT、RRT*算法相比,时间效率分别提升了44.8%~83.8%、68.3%~95.2%、26.5%~71.8%;路径代价分别降低了15.5%~35.0%、14.1%~35.3%、31.5%~43.5%;路径中的节点数量分别减少了75.6%~78.8%、75.0%~78.0%、70.4%~72.0%。
文摘为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将其作为RRT的规划目标节点,避免对空白区域的无用搜索。其次,在RRT算法基础上加入目标引导采样以及搜索参数自适应计算策略,提高算法的指向性以及鲁棒性。引入一种基于机械臂末端姿态约束的采样节点拒绝机制,降低有效性检查次数,提高规划效率。最后,对生成的原始路径进行剪枝优化,降低路径代价与转角数量,随后利用准均匀三次B样条结合四元数球面姿态插值进行平滑优化,提高路径质量。实验结果表明,所提出的改进算法与RRT算法相比,规划成功率提高了12.66%,规划时间与路径成本分别降低了79.05%以及34.80%。通过消融实验证明了各部分改进的有效性。在硬件平台上进行分拣测试,验证了该方法的实用性。
