串联机器人在模拟座舱空间中的避障方法研究

摘要

本文研究狭小空间内机器人运动的避障问题，以便在飞行模拟器座舱等场合应用机器人进行操作者状态探测等研究。串联机器人具有操作灵活，自身体积小，重量轻，工作空间大等特点。一般情况下，六自由度可满足机械手在工作空间中可达任意姿态，为此，本文选定六自由度机器人为本课题的研究对象。
　　 在翻译大量英文文献的基础上总结了关于串联机器人避障的各种规划方法，路径搜索方法，并整理出各种方法的优缺点和适用条件。在研究模拟机座舱空间的障碍物形状和空间环境的基础上，简化了障碍物模型，选用球形障碍物为模型，非规则障碍物以球面覆盖，选用人工势场法作为本文研究的主要规划方法，用梯度下降法搜索可行空间路径，仿真验证了该方法的可行性。但是人工势场结合梯度法会使得关节进入局部极小点，从而使串联机器人不能顺利到达目标点。因此，本文在串联机器人避障路径规划中创新的使用遗传算法，仿真结果显示，该方法大大改善了人工势场法的缺点，可以使串联机器人顺利避开障碍物，到达目标点。