基于动力学RRT*的自由漂浮空间机器人轨迹规划

摘要

针对自由漂浮空间机器人(FFSR)轨迹规划问题,提出了一种基于动力学RRT*算法的FFSR轨迹规划方法.首先,建立了FFSR的运动学与动力学模型,将系统模型伪线性重构为状态空间模型,并设计了考虑位姿调整时长和能量消耗的加权目标函数;然后,针对机械手初末位置间的障碍,简化避障方法,提出了机械臂避障与机械手避障两层次避障策略,提高碰撞检测效率;接着,给出了多体系统的动力学RRT*逼近最优轨迹的方法;最后,为验证算法有效性并不失一般性,选取平面2连杆FFSR模型进行数值仿真并用经典RRT*算法和高斯伪谱法与之对比.仿真结果表明,该方法能够以较快的速度生成可行的机器人移动轨迹.