机械臂的轨迹规划综述

--#-第四章总结与展望空间机械臂作为是一个机、电、热、控一体化的高集成度的空间机电系统，有着广阔的应用前景和很强的技术牵引与带动作用。 它的的发展将拓展并支撑空间飞行器的在轨操作和任务完成能力， 同时可以带动相关行业以及技术领域的发展。启动空间机械臂的工程性研究， 对于我国载人航天具有极其重要的意义。 本文深入分析空间机械臂的自身运动特点之后， 建立了机械臂的运动学模型， 分析了机械臂直线运动、 末端运动以及基于改进的人工势场法的避障路径规划， 设计开发了机械臂仿真软件， 并对路径规划进行了仿真和验证。 所得到的研究成果主要体现在以下几个方面：1．深入研究了机器人运动学理论，针对课题研究的机械臂，建立了机械臂的正逆运动学方程， 基于穷举方法提出运动学正逆解的验证方法， 用于验证正逆解算法的精度及准确性。2．研究了机械臂直线运动、末端运动的路径规划算法，并提出了衡量直线度的概率统计指标，来描述机械臂直线运动算法的精度及性能。3.研究了基于改进人工势场法的避障路径规划算法， 并在算法仿真基础上，分析了位置增益系数对规划算法路径的影响， 实现了机械臂末端障碍规避的路径规划。4．基于 VC和OpenGL设计开发了机械臂仿真软件，实现了路径规划算法，并在机械臂仿真软件平台上对直线运动、 末端运动、 避障进行了三维仿真和验证分析，仿真结果表明该系统能够满足课题所要求的功能和性能指标。对应用于空间飞行器上的空间机械臂， 本文限于时间和条件限制， 在路径规划算法中假定飞行器是固定的， 未考虑机械臂运动与运动基座的动力学耦合， 这在实际的空间应用中将会增大空间飞行器燃料的消耗； 在机械臂的路径规划算法方面研究更优化的算法； 基于改进人工势场法的避障路径规划算法还可在臂杆上设置更多的目标标记点，用于实现机械臂整体结构的避障研究。参考文献TOC\o"1-5"\h\z于登云，孙京，马兴瑞．空间机械臂技术及发展建议．航天器工程． 2007，16(4)：1-8．张畅，唐立军，吴定祥，贺慧勇，司妞，李涛．六轴机械臂在冰箱能耗监测线中的轨迹分析[J].电子科技.2014.04.张红强．工业机器人的时间最优轨迹规划 [D]．湖南：湖南大学， 2004．马强．六自由度机械臂轨迹规划研究 [D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2007．孙亮，马江，阮晓钢．六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究 [J]．控制工程． 2010.03．卢君宜．基于结构参数误差补偿的农业采摘机械臂的轨迹规划 [D]．浙江：浙江工业大学， 2010．刘好明． 156R关节型机器人轨迹规划算法研究及仿真 [D]．山东：山东理工大学，2008．解本铭，王伟．打磨机械臂的轨迹规划与仿真[J]．中国民航大学学报． 2010,28[4]：1-2．TheUniversalEncyclopediaofMachines,1974．习雷平，陈自力，田庆民．地面无人作战系统机械臂运动学建模与仿真． 军械工程学院学报 [J]．2012，01．[11]TaylorLW.ContinuumModelingoftheSpaceShuttleRemoteManipulatorSystem.Proc.ofIEEEInt.Conf.onDecisionandControl.1992:626~631[12]王树国，蔡鹤皋．空间智能机器人地面实验综合平台实时仿真系统．中国宇航学会机器人学术会议 (空间机器人专题 )论文集．哈尔滨工业大学机器人研究所． 1992：49~52．[13]蒋新松．机器人学导论．辽宁科学技术出版社． 1994：511~516，543~554．[14]BrooksRA.SolvingtheFind-pathproblembygoodrepresentationoffreespace.IEEETransonSysManan