冗余空间机械臂避障动力学控制研究  

Study on Dynamic Control of Obstacle Avoidance for Redundant Space Manipulator

作　　者：隋婷婷 马骁 郭健 郭军[1] SUI Ting-ting;MA Xiao;GUO Jian;GUO Jun(School of Astronautics,Beihang University,Beijing 100191,China;Baicheng Ordnance Test Center of China,Baicheng Jilin 137001,China)

机构地区：[1]北京航空航天大学宇航学院,北京100191 [2]白城兵器试验中心,吉林白城137001

出　　处：《计算机仿真》2019年第5期349-353,共5页Computer Simulation

基　　金：国家自然科学基金(61374048)

摘　　要：研究冗余机械臂的高效率高精度避障控制,针对传统避障算法的不足,要求在保证末端作动器位置精度的同时提高机械臂避障算法的计算效率,提出一种基于空间算子代数的冗余机械臂多障碍物避障控制算法。利用空间算子符号简化机械臂雅克比复杂性,提高程式化,并且通过测算各个障碍物与机械臂之间的最小距离,采用雅克比转置矩阵得到各个杆件的躲避速度,并将躲避速度引入梯度投影法求得操作臂的关节角速度,结合对末端作动器的位置的跟踪控制实现机械臂的避障控制。利用Adams软件建立七自由度机械臂模型验证了算法的有效性。由仿真结果表明,上述控制方法能实现算法计算效率与自由度同阶且保证末端作动器位置精度的机械臂避障控制。In the paper,a multi-obstacle avoidance algorithm based on Spatial operator algebra(SOA) was proposed.In the algorithm,the complexity of Jacobian is simplified,and the minimum distance between each obstacle and manipulator is calculated and transformed to the escape speed by the Jacobian transpose matrix,finally,each joint velocity can be obtained by escape speed with the gradient projection method and the position tracking control.The model of 7-DOF manipulator was established based on Adams and verified the correctness and effectiveness of the algorithm.Therefore,the results from simulation show that the algorithm can ensure the efficiency of calculation is O(N) and accuracy of end position is high.

关 键 词：空间算子代数 冗余空间机械臂 避障控制 最小距离 躲避速度 

分 类 号：TP24[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]