機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃綜述

--#-第四章總結(jié)與展望空間機(jī)械臂作為是一個機(jī)、電、熱、控一體化的高集成度的空間機(jī)電系統(tǒng)，有著廣闊的應(yīng)用前景和很強(qiáng)的技術(shù)牽引與帶動作用。 它的的發(fā)展將拓展并支撐空間飛行器的在軌操作和任務(wù)完成能力， 同時可以帶動相關(guān)行業(yè)以及技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。啟動空間機(jī)械臂的工程性研究， 對于我國載人航天具有極其重要的意義。 本文深入分析空間機(jī)械臂的自身運(yùn)動特點(diǎn)之后， 建立了機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)模型， 分析了機(jī)械臂直線運(yùn)動、 末端運(yùn)動以及基于改進(jìn)的人工勢場法的避障路徑規(guī)劃， 設(shè)計開發(fā)了機(jī)械臂仿真軟件， 并對路徑規(guī)劃進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證。 所得到的研究成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1．深入研究了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)理論，針對課題研究的機(jī)械臂，建立了機(jī)械臂的正逆運(yùn)動學(xué)方程， 基于窮舉方法提出運(yùn)動學(xué)正逆解的驗(yàn)證方法， 用于驗(yàn)證正逆解算法的精度及準(zhǔn)確性。2．研究了機(jī)械臂直線運(yùn)動、末端運(yùn)動的路徑規(guī)劃算法，并提出了衡量直線度的概率統(tǒng)計指標(biāo)，來描述機(jī)械臂直線運(yùn)動算法的精度及性能。3.研究了基于改進(jìn)人工勢場法的避障路徑規(guī)劃算法， 并在算法仿真基礎(chǔ)上，分析了位置增益系數(shù)對規(guī)劃算法路徑的影響， 實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂末端障礙規(guī)避的路徑規(guī)劃。4．基于 VC和OpenGL設(shè)計開發(fā)了機(jī)械臂仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了路徑規(guī)劃算法，并在機(jī)械臂仿真軟件平臺上對直線運(yùn)動、 末端運(yùn)動、 避障進(jìn)行了三維仿真和驗(yàn)證分析，仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠滿足課題所要求的功能和性能指標(biāo)。對應(yīng)用于空間飛行器上的空間機(jī)械臂， 本文限于時間和條件限制， 在路徑規(guī)劃算法中假定飛行器是固定的， 未考慮機(jī)械臂運(yùn)動與運(yùn)動基座的動力學(xué)耦合， 這在實(shí)際的空間應(yīng)用中將會增大空間飛行器燃料的消耗； 在機(jī)械臂的路徑規(guī)劃算法方面研究更優(yōu)化的算法； 基于改進(jìn)人工勢場法的避障路徑規(guī)劃算法還可在臂桿上設(shè)置更多的目標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂整體結(jié)構(gòu)的避障研究。參考文獻(xiàn)TOC\o"1-5"\h\z于登云，孫京，馬興瑞．空間機(jī)械臂技術(shù)及發(fā)展建議．航天器工程． 2007，16(4)：1-8．張暢，唐立軍，吳定祥，賀慧勇，司妞，李濤．六軸機(jī)械臂在冰箱能耗監(jiān)測線中的軌跡分析[J].電子科技.2014.04.張紅強(qiáng)．工業(yè)機(jī)器人的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃 [D]．湖南：湖南大學(xué)， 2004．馬強(qiáng)．六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃研究 [D]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)， 2007．孫亮，馬江，阮曉鋼．六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃與仿真研究 [J]．控制工程． 2010.03．盧君宜．基于結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差補(bǔ)償?shù)霓r(nóng)業(yè)采摘機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃 [D]．浙江：浙江工業(yè)大學(xué)， 2010．劉好明． 156R關(guān)節(jié)型機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法研究及仿真 [D]．山東：山東理工大學(xué)，2008．解本銘，王偉．打磨機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃與仿真[J]．中國民航大學(xué)學(xué)報． 2010,28[4]：1-2．TheUniversalEncyclopediaofMachines,1974．習(xí)雷平，陳自力，田慶民．地面無人作戰(zhàn)系統(tǒng)機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)建模與仿真． 軍械工程學(xué)院學(xué)報 [J]．2012，01．[11]TaylorLW.ContinuumModelingoftheSpaceShuttleRemoteManipulatorSystem.Proc.ofIEEEInt.Conf.onDecisionandControl.1992:626~631[12]王樹國，蔡鶴皋．空間智能機(jī)器人地面實(shí)驗(yàn)綜合平臺實(shí)時仿真系統(tǒng)．中國宇航學(xué)會機(jī)器人學(xué)術(shù)會議 (空間機(jī)器人專題 )論文集．哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所． 1992：49~52．[13]蔣新松．機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社． 1994：511~516，543~554．[14]BrooksRA.SolvingtheFind-pathproblembygoodrepresentationoffreespace.IEEETransonSysManan