基于RRT算法的智能假臂路径规划方法研究
发布时间：2022-02-19 06:42
智能假臂是机器人领域中的重要研究内容,具有运动灵活、避障能力强、易于控制等特点,对其路径规划进行研究可解决在工业生产、医疗及人们日常生活等领域中遇到的问题。故研究智能假臂避障路径规划技术具有重要理论意义和实际应用价值。本研究以课题组自主研发的七自由度智能假臂为对象,对其进行基于快速扩展随机树（Rapidly-Exploring Random Trees,RRT）算法的路径规划方法研究。首先,对智能假臂进行运动学分析。运用笛卡尔坐标系下物体位姿描述方法建立智能假臂连杆坐标系,引入标准（Denavit-Hartenberg,D-H）建模方法建立假臂七自由度运动学模型,获得七连杆齐次变换矩阵。以运动学模型为基础推导智能假臂正运动学方程,根据其自身构型特点,采用位姿分离法求解运动学逆解,并利用MATLAB机器人工具箱（Robotics Toolbox）对求解结果进行仿真验证。其次,对智能假臂进行基于RRT算法路径规划研究。针对传统RRT算法随机性强、搜索效率低的缺点,提出改进的路径规划节点扩展方法,在原来基础上引入引导因子,令算法生成路径由初始位置迅速向目标点扩展,进而提高路径规划效率。根据智...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外智能假臂研究现状
1.2.1 国外智能假臂研究现状
1.2.2 国内智能假臂研究现状
1.3 智能假臂路径规划算法研究现状
1.4 论文研究内容与章节安排
第2章 智能假臂运动学模型的建立
2.1 智能假臂位姿描述
2.1.1 空间中点的位置
2.1.2 姿态描述
2.1.3 位姿描述
2.2 坐标变换
2.2.1 一般坐标变换
2.2.2 齐次坐标变换
2.3 连杆坐标系的建立
2.3.1 D-H坐标系的建立
2.3.2 连杆变换矩阵
2.4 本章小结
第3章 智能假臂运动学分析
3.1 正运动学分析
3.1.1 正运动学方程
3.1.2 正运动学仿真
3.2 逆运动学分析
3.2.1 基于位姿分离法的逆运动学推导
3.2.2 逆运动学仿真验证
3.3 本章小结
第4章 基于RRT算法的智能假臂路径规划方法研究
4.1 传统RRT算法
4.2 改进RRT算法的智能假臂路径规划
4.2.1 路径规划的节点扩展
4.2.2 智能假臂与障碍物间的碰撞检测
4.2.3 路径规划的轨迹优化
4.3 本章小结
第5章 七自由度智能假臂路径规划实验验证与分析
5.1 实验环境
5.1.1 实验设备
5.1.2 软件架构
5.2 RRT算法路径规划仿真与实验
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进势场栅格法的全局路径规划与平滑[J]. 陈呈,王直. 信息通信. 2018(06)
[2]基于改进快速扩展随机树算法的双机械臂协同避障规划方法[J]. 陈波芝,陆亮,雷新宇,赵萍. 中国机械工程. 2018(10)
[3]基于栅格法的室内指示路径规划算法[J]. 程向红,祁艺. 中国惯性技术学报. 2018(02)
[4]基于改进RRT算法的预警机实时航迹规划[J]. 张煜,任保安,陈璟. 计算机仿真. 2016(09)
[5]基于改进快速扩展随机树的机械臂路径规划[J]. 张云峰,马振书,孙华刚,陆继山. 火力与指挥控制. 2016(05)
[6]应用旋转矩阵的卫星姿态输出反馈机动控制[J]. 黄静,刘刚,刘付成,李传江. 航空学报. 2016(12)
[7]医疗康复机器人研究进展及趋势[J]. 李光林,郑悦,吴新宇,胡颖,方鹏,熊璟,夏泽洋,王灿. 中国科学院院刊. 2015(06)
[8]复杂环境下基于RRT的智能车辆运动规划算法[J]. 杜明博,梅涛,陈佳佳,赵盼,梁华为,黄如林,陶翔. 机器人. 2015(04)
[9]一种基于可视图法导盲机器人路径规划的研究[J]. 陈超,唐坚,靳祖光,杨洋,钱磊. 机械科学与技术. 2014(04)
[10]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
博士论文
[1]基于并联机械腿的六足机器人分析与设计[D]. 荣誉.燕山大学 2015
[2]动态环境中的无人机路径规划研究[D]. 刘洋.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]六自由度机械臂避障路径规划研究[D]. 王兆光.西南交通大学 2018
[2]6R串联机械臂复杂空间环境路径规划研究[D]. 马超.济南大学 2017
[3]概率路标图算法的无人机三维路径规划研究[D]. 骆名樊.华中科技大学 2016
[4]智能码垛机器人关键技术的研究及开发[D]. 王国虎.河南科技大学 2015
[5]基于新一代GPS的几何特征数学建模及三维公差分析方法研究[D]. 王传磊.大连理工大学 2015
[6]基于ROS的移动操作机械臂底层规划及运动仿真[D]. 钱伟.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于RRT的全局路径规划方法及其应用研究[D]. 王全.国防科学技术大学 2014
[8]基于三维姿态感知的服务机器人智能交互系统研究[D]. 安海博.山东建筑大学 2013
[9]一种7自由度生机电假肢手臂的结构设计及运动学分析[D]. 熊大柱.华中科技大学 2013
[10]基于模糊逻辑的智能交通信号控制方法及仿真研究[D]. 谢子青.电子科技大学 2011
本文编号：3632421
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外智能假臂研究现状
1.2.1 国外智能假臂研究现状
1.2.2 国内智能假臂研究现状
1.3 智能假臂路径规划算法研究现状
1.4 论文研究内容与章节安排
第2章 智能假臂运动学模型的建立
2.1 智能假臂位姿描述
2.1.1 空间中点的位置
2.1.2 姿态描述
2.1.3 位姿描述
2.2 坐标变换
2.2.1 一般坐标变换
2.2.2 齐次坐标变换
2.3 连杆坐标系的建立
2.3.1 D-H坐标系的建立
2.3.2 连杆变换矩阵
2.4 本章小结
第3章 智能假臂运动学分析
3.1 正运动学分析
3.1.1 正运动学方程
3.1.2 正运动学仿真
3.2 逆运动学分析
3.2.1 基于位姿分离法的逆运动学推导
3.2.2 逆运动学仿真验证
3.3 本章小结
第4章 基于RRT算法的智能假臂路径规划方法研究
4.1 传统RRT算法
4.2 改进RRT算法的智能假臂路径规划
4.2.1 路径规划的节点扩展
4.2.2 智能假臂与障碍物间的碰撞检测
4.2.3 路径规划的轨迹优化
4.3 本章小结
第5章 七自由度智能假臂路径规划实验验证与分析
5.1 实验环境
5.1.1 实验设备
5.1.2 软件架构
5.2 RRT算法路径规划仿真与实验
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进势场栅格法的全局路径规划与平滑[J]. 陈呈,王直. 信息通信. 2018(06)
[2]基于改进快速扩展随机树算法的双机械臂协同避障规划方法[J]. 陈波芝,陆亮,雷新宇,赵萍. 中国机械工程. 2018(10)
[3]基于栅格法的室内指示路径规划算法[J]. 程向红,祁艺. 中国惯性技术学报. 2018(02)
[4]基于改进RRT算法的预警机实时航迹规划[J]. 张煜,任保安,陈璟. 计算机仿真. 2016(09)
[5]基于改进快速扩展随机树的机械臂路径规划[J]. 张云峰,马振书,孙华刚,陆继山. 火力与指挥控制. 2016(05)
[6]应用旋转矩阵的卫星姿态输出反馈机动控制[J]. 黄静,刘刚,刘付成,李传江. 航空学报. 2016(12)
[7]医疗康复机器人研究进展及趋势[J]. 李光林,郑悦,吴新宇,胡颖,方鹏,熊璟,夏泽洋,王灿. 中国科学院院刊. 2015(06)
[8]复杂环境下基于RRT的智能车辆运动规划算法[J]. 杜明博,梅涛,陈佳佳,赵盼,梁华为,黄如林,陶翔. 机器人. 2015(04)
[9]一种基于可视图法导盲机器人路径规划的研究[J]. 陈超,唐坚,靳祖光,杨洋,钱磊. 机械科学与技术. 2014(04)
[10]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
博士论文
[1]基于并联机械腿的六足机器人分析与设计[D]. 荣誉.燕山大学 2015
[2]动态环境中的无人机路径规划研究[D]. 刘洋.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]六自由度机械臂避障路径规划研究[D]. 王兆光.西南交通大学 2018
[2]6R串联机械臂复杂空间环境路径规划研究[D]. 马超.济南大学 2017
[3]概率路标图算法的无人机三维路径规划研究[D]. 骆名樊.华中科技大学 2016
[4]智能码垛机器人关键技术的研究及开发[D]. 王国虎.河南科技大学 2015
[5]基于新一代GPS的几何特征数学建模及三维公差分析方法研究[D]. 王传磊.大连理工大学 2015
[6]基于ROS的移动操作机械臂底层规划及运动仿真[D]. 钱伟.哈尔滨工业大学 2015
[7]基于RRT的全局路径规划方法及其应用研究[D]. 王全.国防科学技术大学 2014
[8]基于三维姿态感知的服务机器人智能交互系统研究[D]. 安海博.山东建筑大学 2013
[9]一种7自由度生机电假肢手臂的结构设计及运动学分析[D]. 熊大柱.华中科技大学 2013
[10]基于模糊逻辑的智能交通信号控制方法及仿真研究[D]. 谢子青.电子科技大学 2011
本文编号：3632421
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3632421.html
