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基于改进RRT^(*)-Connect的采摘机械臂避障路径规划算法研究
1
作者
刘坤
黄程菲
+1 位作者
吉宏亚
石建全
《南方农机》
2025年第12期17-22,共6页
【目的】解决传统RRT算法采样存在的规划时间长、路径冗余等问题,提高路径规划效率。【方法】提出了一种改进RRT^(*)-Connect避障路径规划算法。首先,通过引入随机点半目标导向策略,找到连接起始点与目标点的初始节点组,平衡探索与拓展...
【目的】解决传统RRT算法采样存在的规划时间长、路径冗余等问题,提高路径规划效率。【方法】提出了一种改进RRT^(*)-Connect避障路径规划算法。首先,通过引入随机点半目标导向策略,找到连接起始点与目标点的初始节点组,平衡探索与拓展之间的权重。其次,采用目标偏置函数,在当前最优路径的周边范围进行新节点动态采样,优化密化当前节点树。在此基础上,提出了一种近障碍物节点重选取策略,并与人工势场法相结合,提高随机树路径规划的适应性和效率。最后,在MATLAB软件中进行了三维算法的模拟实验,并基于Linux系统对ER3A-C60工业机械臂进行了物理实验验证。【结果】1)在固定障碍物实验环境中,改进RRT^(*)-Connect算法相比于原RRT^(*)-Connect算法,平均收敛时间减少了51.13%,平均路径长度缩短了1.7%,节点数减少了55.62%。2)在随机障碍物复杂实验环境下,改进RRT^(*)-Connect算法相较于原RRT^(*)-Connect算法,平均收敛时间减少了62.4%,平均路径长度缩短了38 mm,成功率达到98%。3)改进算法应用于机器人操作系统,机械臂可以平滑稳定地避开障碍物到达目标点,平均规划时间为3.704 9 s,证明了改进算法在机械臂应用上的有效性。【结论】改进算法能够在真实机械臂上较好地实现避障运动规划,完成各种复杂果园场景的作业任务,有助于提高农业生产效率和质量。
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关键词
机械臂
路径规划
RRT^(*)
-connect
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职称材料
基于改进RRT^(*)-Connect算法的机械臂多场景运动规划
被引量：
27
2
作者
王怀震
高明
+2 位作者
王建华
房立金
李洪生
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期432-440,共9页
针对RRT^(*)-Connect算法在机械臂运动规划过程中存在效率低、精度差等问题,本文提出一种基于自适应步长的启发式RRT^(*)-Connect机械臂运动规划算法。引入目标偏向策略进行椭球子集约束采样,使采样点能够更快地收敛到最优值。在扩展节...
针对RRT^(*)-Connect算法在机械臂运动规划过程中存在效率低、精度差等问题,本文提出一种基于自适应步长的启发式RRT^(*)-Connect机械臂运动规划算法。引入目标偏向策略进行椭球子集约束采样,使采样点能够更快地收敛到最优值。在扩展节点时,设计一种自适应步长策略以减少算法的迭代次数,并有效缩短规划路径的长度。当搜索树中总节点数大于预设阈值时,通过搜索树优化剪枝方法对搜索树进行剪枝,删除无效的采样点,进一步降低运行时间。为了验证本文算法的优势,在多种规划场景下分别与RRT^(*)、RRT^(*)-Connect、IRRT^(*)算法进行了Matlab仿真对比。仿真结果表明,本文算法在规划过程中收敛速度更快,精度和效率更高。为了验证本文算法的实用性,构造了不同障碍物实验场景,在Sawyer机械臂实验平台进行实验验证。实验结果表明,本文算法在不同障碍环境下具有较强的适应能力。
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关键词
机械臂
运动规划
多场景
改进RRT^(*)
-connect
算法
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职称材料
题名
基于改进RRT^(*)-Connect的采摘机械臂避障路径规划算法研究
1
作者
刘坤
黄程菲
吉宏亚
石建全
机构
南京工程学院自动化学院
江苏省先进数控技术重点实验室
出处
《南方农机》
2025年第12期17-22,共6页
基金
江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究项目(23KJA460008)
南京工程学院校级科研基金项目(CKJA202104)
江苏省先进数控技术重点实验室开放项目(SYKJ2102)。
文摘
【目的】解决传统RRT算法采样存在的规划时间长、路径冗余等问题,提高路径规划效率。【方法】提出了一种改进RRT^(*)-Connect避障路径规划算法。首先,通过引入随机点半目标导向策略,找到连接起始点与目标点的初始节点组,平衡探索与拓展之间的权重。其次,采用目标偏置函数,在当前最优路径的周边范围进行新节点动态采样,优化密化当前节点树。在此基础上,提出了一种近障碍物节点重选取策略,并与人工势场法相结合,提高随机树路径规划的适应性和效率。最后,在MATLAB软件中进行了三维算法的模拟实验,并基于Linux系统对ER3A-C60工业机械臂进行了物理实验验证。【结果】1)在固定障碍物实验环境中,改进RRT^(*)-Connect算法相比于原RRT^(*)-Connect算法,平均收敛时间减少了51.13%,平均路径长度缩短了1.7%,节点数减少了55.62%。2)在随机障碍物复杂实验环境下,改进RRT^(*)-Connect算法相较于原RRT^(*)-Connect算法,平均收敛时间减少了62.4%,平均路径长度缩短了38 mm,成功率达到98%。3)改进算法应用于机器人操作系统,机械臂可以平滑稳定地避开障碍物到达目标点,平均规划时间为3.704 9 s,证明了改进算法在机械臂应用上的有效性。【结论】改进算法能够在真实机械臂上较好地实现避障运动规划,完成各种复杂果园场景的作业任务,有助于提高农业生产效率和质量。
关键词
机械臂
路径规划
RRT^(*)
-connect
分类号
TP241 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于改进RRT^(*)-Connect算法的机械臂多场景运动规划
被引量：
27
2
作者
王怀震
高明
王建华
房立金
李洪生
机构
浪潮集团山东新一代信息产业技术研究院有限公司
东北大学机器人科学与工程学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期432-440,共9页
基金
辽宁省中央引导地方科技发展专项(2021JH6/10500132)。
文摘
针对RRT^(*)-Connect算法在机械臂运动规划过程中存在效率低、精度差等问题,本文提出一种基于自适应步长的启发式RRT^(*)-Connect机械臂运动规划算法。引入目标偏向策略进行椭球子集约束采样,使采样点能够更快地收敛到最优值。在扩展节点时,设计一种自适应步长策略以减少算法的迭代次数,并有效缩短规划路径的长度。当搜索树中总节点数大于预设阈值时,通过搜索树优化剪枝方法对搜索树进行剪枝,删除无效的采样点,进一步降低运行时间。为了验证本文算法的优势,在多种规划场景下分别与RRT^(*)、RRT^(*)-Connect、IRRT^(*)算法进行了Matlab仿真对比。仿真结果表明,本文算法在规划过程中收敛速度更快,精度和效率更高。为了验证本文算法的实用性,构造了不同障碍物实验场景,在Sawyer机械臂实验平台进行实验验证。实验结果表明,本文算法在不同障碍环境下具有较强的适应能力。
关键词
机械臂
运动规划
多场景
改进RRT^(*)
-connect
算法
Keywords
manipulator
motion planning
multi-scene
improved
RRT^(*)
-connect
algorithm
分类号
TP241 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于改进RRT^(*)-Connect的采摘机械臂避障路径规划算法研究
刘坤
黄程菲
吉宏亚
石建全
《南方农机》
2025
0
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职称材料
2
基于改进RRT^(*)-Connect算法的机械臂多场景运动规划
王怀震
高明
王建华
房立金
李洪生
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
27
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职称材料
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