随着装备智能化水平的进步,机械臂被越来越多的应用于生产加工行业中。但目前工业中使用的机械臂大多是按照事先程序设定的固定轨迹运行或者是由专业人员远程控制运行,其只能按照既定的路线运行,无法适应较复杂的作业空间。因此本文针对机械臂抓取作业中的轨迹规划算法展开研究,主要研究工作包括机械臂系统建模,基于特殊包络模型的碰撞检测,人工势场法与A~*算法结合的路径规划,仿真实验与结果分析。其详细内容如下:(1)本文通过D-H方法为机械臂构建数学模型,以此求解出连杆间的变换矩阵,经过不同连杆间的多次矩阵变换,建立了从基座到末端连杆的位姿变换关系。(2)通过对多种碰撞检测模型的分析,设计了一种基于特殊包络模型的物体重叠检测方法。在作业空间中使圆柱体对机械臂连杆进行包络,使用椭球对障碍物进行包络。此方法简化了包络模型构建的难度,减少了碰撞检测中不必要的数据处理。(3)经过对常用轨迹规划算法的分析,本文提出了人工势场法与A~*算法结合的路径规划方法。其中对人工势场法的缺陷做出两点改进:1)针对传统算法容易出现局部极值的问题,制定了相应的检测机制,一旦极值出现则使用自适应的方法计算临时目标位置,使用A~*算法控制机械臂运动到该点以逃离极值。2)针对目标与障碍的临界区问题,本文在传统斥力场势函数中加入目标距离影响参数,以此约束斥力的不断增长,进而打破目标周围合势场的平衡关系,最终引导机械臂顺利到达期望位姿。(4)本文使用MATHEMATICA软件建立了仿真实验平台,将本文算法与传统算法进行了多种场景的对比实验。最终结果表明,本文算法在处理机械臂避障路径规划方面具有一定的优势,在面对较复杂的作业空间时仍有较高的鲁棒性。