【摘 要】
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随着工业机器臂在各个领域的广泛应用,现代化生产对于机械臂在复杂环境中工作效率要求越来越高,传统工业机械臂运行依靠程序员的示教编程不能满足机械臂在复杂环境中快速有效的工作。本文以工业机械臂UR5为研究对象,将传统快速随机树（RRT）算法进行改进,旨在提出一种速度快、效率高、适应性强的避障路径规划方案。论文的主要工作内容如下:（1）以工业机械臂UR5作为研究对象,采用标准D＿H参数表示法建立其连杆坐标
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随着工业机器臂在各个领域的广泛应用,现代化生产对于机械臂在复杂环境中工作效率要求越来越高,传统工业机械臂运行依靠程序员的示教编程不能满足机械臂在复杂环境中快速有效的工作。本文以工业机械臂UR5为研究对象,将传统快速随机树（RRT）算法进行改进,旨在提出一种速度快、效率高、适应性强的避障路径规划方案。论文的主要工作内容如下:（1）以工业机械臂UR5作为研究对象,采用标准D＿H参数表示法建立其连杆坐标系,列出相关D＿H参数表,根据连杆坐标系和参数表分析机械臂的正、逆运动学,并利用MATLAB软件编程验证了分析的正确性。（2）针对传统RRT算法对环境信息利用不充分的问题,引入改进斥力势场并提出自适应步长策略,大大降低了无效节点扩展。针对采样扩展方式的盲目随机性,提出改进采样策略,能够有效避免算法陷入极小值,加速算法收敛速度。通过上述改进策略规划路径后,利用剪枝策略优化路径,有效去除无用节点,缩短路径。在不同的环境中进行改进算法实验仿真,实验结果表明,在复杂环境中,改进RRT算法相较于传统RRT、偏向性RRT和PAVS-RRT平均运行时间分别降低了83.10%、30.47%、32.20%,平均节点数分别降低了88.75%、36.53%、38.07%,平均路径长度分别降低了18.87%、1.02%、4.87%,平均优化路径长度分别降低了6.37%,2.55%、3.29%,平均节点扩展失败数分别降低了98.08%、97.57%、97.70%。（3）在机械臂的路径规划中,采用包络盒法简化碰撞检测,加快检测速度。采用三阶B样条曲线平滑路径,使机械臂能够平稳运行。设置最小路径代价函数,选取最优关节变量组,有效减小机械臂运行能耗,保证关节变化的连续性。最后在MATLAB软件、机器人仿真器V-REP中建立机械臂路径规划仿真平台,实验证明,机械臂在运动时能够平稳运行,无明显抖动。机械臂各关节变量连续变化,没有发生关节变量突变情况。
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