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本文以八自由度冗余机械臂为基础,研究冗余机械臂在受限空间中的碰撞检测和运动规划等的问题。冗余的八自由度机械臂能够利用冗余关节调整关节位姿,避免奇异构型还能优化机械臂的轨迹。本文针对受限空间中机械臂的运动规划问题展开研究,具体研究内容如下:首先,利用D-H参数方法建立受限空间中机械臂的连杆坐标系,分析机械臂的基础理论,依据受限空间八自由度机械臂的D-H参数建立机械臂运动学模型,其次定义机械臂的受限空间、获取机械臂的受限空间边界参数以及对受限空间进行分析,获取机械臂的工作空间和受限空间的分布。其次,研究了机械臂的碰撞检测算法,分析了机械臂和障碍物发生碰撞的条件,介绍了 AABB包围盒算法原理以及AABB在构建包围盒时的不足,并提出改进的方法。然后构建机械臂与障碍物的层次包围盒、包围盒树,并确定机械臂运动之后对其包围盒树的更新方法。最后用实验验证本文的算法的可行性。再次,介绍了 RRT算法原理,RRT算法扩展的过程以及RRT算法所具有的特点。研究了双向快速随机扩展树算法以及其相对于RRT算法的优势以及不足,发现双向快速随机扩展树算法虽然能够较好的提高规划效率,但是没法获取最优路径。因此在此基础上研究了 RRT*算法。为了验证RRT*算法的有效性,在相同条件不同复杂度的环境中进行RRT算法和RRT*算法的仿真实验,并且验证了 RRT*算法较RRT算法在不同复杂度环境中具有较高的规划成功率以及RRT*算法在随着时间增大时其规划的路径具有渐进最优的趋势。最后提出了改进的RRT*算法,并通过实验验证了改进的RRT*算法的有效性和具有渐进最优的特性。最后,结合MATLAB进行八自由度机械臂的仿真实验和八自由度模块化机械臂实物验证。从规定的起始位姿运动到目标位姿的过程中机械臂与障碍物、者受限空间均未发生碰撞,验证了利用改进的RRT*算法进行路径规划的可行性。