双臂机器人无碰撞运动规划

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1、第uw卷第u期机器人∂²¯quwo²quΡΟΒΟΤussu年v月¤µ¦«oussu文章编号}tssu2swwykussulsu2sttu2svΞ双臂机器人无碰撞运动规划陈峰丁富强赵锡芳k上海交通大学机器人研究所上海usssvsl摘要}双臂≥≤型机器人的操作臂的运动可以看成是平面内的四边形的运动o得出表示主臂四边形位置的不等式o将表示从臂的四边形的边界取点离散o然后将从臂的关节空间进行等分o在关节空间等分点上求从臂在此位置时其边界离散点的笛卡儿坐标3算o并将其代入表示主臂位置的不等式以判断主从臂是否碰撞o然后用法求取一条最优的无碰撞运动轨迹关键词}双臂机器人~四边形~运动规划~离散中图分

2、类号}×°uw文献标识码}ΧΟΛΛΙΣΙΟΝ−ΦΡΕΕΠΑΤΗΠΛΑΝΝΙΝΓΟΦΔΥΑΛ−ΑΡΜΡΟΒΟΤ≤∞ƒ¨±ƒ∏2´¬¤±ª÷¬2©¤±ªkΡοβοτιχσΡεσεαρχηΙνστιτυτεoΣηανγηαιϑιαοτονγΥνιϖερσιτψlΑβστραχτ}׫¨°²·¬²±²©·«¨¤µ°¶²©·«¨≥≤·¼³¨§∏¤¯2¤µ°µ²¥²·¦¤±¥¨¶¬°³¯¬©¬¨§·²¥¨·«¨°²·¬²±²©´∏¤§2µ¤±ª¯¨¶q¨··«¨¬±¨´∏¤¯¬·¼µ¨³µ¨¶¨±·¬±ª·«¨³²¶¬·¬²±²©·«¨°¤¶·¨µ2¤µ°¤±§§¬¶¦µ¨·¬½¨·«¨¥²∏±§

3、¤µ¼²©·«¨´∏¤§µ¤±2ª¯¨¶µ¨³µ¨¶¨±·¬±ª·«¨¶¯¤√¨2¤µ°o·«¨±§¬√¬§¨·«¨²¬±·¶³¤¦¨²©¶¯¤√¨2¤µ°¬±·²¶¨√¨µ¤¯¨´∏¤¯³¤µ·¶¤±§ª¨··«¨≤¤µ·¨2¶¬¤±¦²²µ§¬±¤·¨²©·«²¶¨§¬¶¦µ¨·¬½¬±ª³²¬±·¬±·«¨≤¤µ·¨¶¬¤±¶³¤¦¨¦²µµ¨¶³²±§¬±ª·«¨§¬√¬§¬±ª³²¬±·q³∏··«²¶¨¦²²µ§¬2±¤·¨¶¬±·²·«¨¬±¨´∏¤¯¬·¼¤±§¦«¨¦®·«¨¬±¨´∏¤¯¬·¼·²∏§ª¨¬©·«¨°¤¶·¨µ2¤µ°¦²¯¯¬§¨º¬·«·«¨¶¯

4、¤√¨2¤µ°o©¬±¤¯¯¼¶¨¤µ¦«·«¨¦²¯¯¬¶¬²±©µ¨¨³²¬±··²ª¨··«¨²³·¬°¤¯³¤·«qΚεψωορδσ}§∏¤¯2¤µ°µ²¥²·o´∏¤§µ¤±ª¯¨o³¤·«³¯¤±±¬±ªo§¬¶¦µ¨·¨1引言kΙντροδυχτιονl的避碰问题o但该文只研究了两机器人的两上臂碰撞问题而没考虑上下臂的碰撞问题q在多机器人协多机器人的协同作业是制造业发展的必然要调操作方面o文献≈w 采用基于层级控制的避碰算求o双臂机器人就是适应这一要求而开发出的一种法o在其算法中引入一个假想的!始终和主机器人手新型机器人o它可以大大增强机器人对复杂装配任臂末端发生碰撞的机

5、器人o通过实时比较该机器人务的适应性o同时可以提高工作空间的利用效率q但和从机器人的相互位姿o得出主从机器人发生碰撞是o当机器人执行任务时o两个操作臂在同一工作空的可能性o并由此规划出从臂的轨迹q算法虽然提供间中同时运动o每一个操作臂均是另一操作臂的运了较为实际和系统的方法o但层级协调控制器的建动障碍物o它们之间存在着碰撞的可能q因此o它的立较复杂q文献≈x 为解决双臂机器人运动规划问无碰撞运动规划具有其独特的特点q题o引入了虚拟障碍物和虚拟坐标空间两个概念o在关于机器人无碰撞运动规划的研究开展已有二只考虑静态障碍物条件下分别规划出两个机器人的十多年o有关人员进行了大量的研究o开发的方

6、法主路径o然后通过调整两个机器人的运动速度以避免要有文献≈t 的≤空间法o文献≈u 的人工势力场法碰撞o因此算法在路径规划阶段还需要静态障碍物等q这些基础性研究主要是针对单臂机器人和静态避碰算法q障碍物的情形q文献≈v 研究了两个≥≤机器人本文中所要解决的问题是}给定双臂机器人左!Ξ基金项目}国家自然科学基金kx

7、{zxsx

8、l资助q收稿日期}usstpstpsv第uw卷第u期陈峰等}双臂机器人无碰撞运动规划ttv右臂末端的各自起点!目标点o规划出机器人双臂无θkτl是Π中参考点k取左上臂和左下臂间的关节处l碰撞最优运动轨迹q在本算法中o规定双臂机器人的的平移矢量其值为左臂为主臂o右臂

9、为从臂o主臂相对从臂具有较高的θkτl≈pΛÙupλt¦²¶Ηtkτloλt¶¬±Ηtkτl kul运动优先权o从臂根据主臂规划好的轨迹o进行碰撞其中Λ如图toλt是左下臂的长度oΗtkτl为左下臂的检测o然后应用3法搜索出从臂的最优无碰撞运转角q左下臂只有定轴转动o故可以应用上述Πkτl来动轨迹q表达左下臂o只是需要将θkτl去除q由于假定左臂为主臂o可以根据需要进行≤°或°×°控制o故ΡkΗ2双臂机器人结构特征及其运动特点kΤηεkτll和