基于主从任务转化的闭环控制避障算法.pdf

《基于主从任务转化的闭环控制避障算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第53卷第1期2017年1月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGIN’EERINGV01．53NO．1Jan．2017DoI：10．3901／册讧E．2017．01．021基于主从任务转化的闭环控制避障算法水张建华1胡平1张小俊1刘进长2刘璇1(1．河北工业大学机械工程学院天津300130：2．科技部高技术研究发展中心北京100044)摘要：冗余度机械臂避障算法研究一直是机器人领域的研究热点之一。针对传统算法的不足提出一种基于主从任务转化的闭环控制避障算法。主从任务转化通过监测机械臂各杆件与障碍物之间的最小

2、距离变化实现避障任务和期望轨迹跟踪任务的主从切换，从而解决当障碍物位于机械臂末端期望轨迹上时避障运动和期望轨迹跟踪运动存在的相互冲突问题。考虑到机械臂避障时其末端跟踪精度差的问题，引入对冗余度机器臂末端期望位置和实际位置的误差控制，使得机械臂末端跟踪精度显著提高。同时，该算法还适用于多障碍物避障和动态避障且具有计算量小和躲避速度变化连续等优点。通过三自由度平面冗余度机器臂的仿真试验，验证了该算法的正确性。仿真结果表明，该算法能够有效解决当障碍物位于机械臂末端期望轨迹上时存在的冲突问题，而且机械臂在避障的同时也能够高精度跟踪末端

3、期望轨迹，且能够完成多障碍物避障和动态避障。关键词：冗余度机械臂；主从任务转化；避障；闭环控制中图分类号：TP242。ClosedLoopControlAlgorithmforObstacleAvoidanceBasedontheTransformationofMasterandSlaveTasksZHANGJianhualHUPin91ZHANGXiaojunlLIUJinchan92LIUXuanl(1．SchoolofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology,Ti

4、anjin300130；2．HighTechnologyCenterofMinistryofScienceandTechnology，Beijing100044)Abstract：Theresearchonobstacleavoidancealgorithmofredundantmanipulatorhasalwaysbeenoneofthehotspotsinthefieldofrobot．Aclosedloopcontrolalgorithmforobstacleavoidancebasedonthetransformat

5、ionofmasterandslavetasksisproposedaimingattheshortcomingsofthetraditionalalgorithm．Itachievestheswitchofthetaskofobstacleavoidanceandthetaskofthedesiredtrajectorytrackingbymonitoringtheminimumdistancebetweenthemechanicalarlnandtheobstacle，thusitcansolvetheconflictbe

6、tweenobstacleavoidanceanddesiredtrajectorytracking．Whenmechanicalarmsavoidobstacle，theendtrackingaccuracyispoor,basedonthis，theerrorcontrolbetweenthedesiredandactualendeffectorlocationsisintroducedwhichmakesthetrackingaccuracysignificantlyimproved．Inaddition，thealgo

7、rithmalsohastheadvantagesofsmallamountofcomputationandcontinuousvariationofthevelocityofescapeanditCallalsobeappliedtocollisionavoidanceofmanyobstaclesanddynamicobstacle．Thealgorithmisverifiedbythesimulationexperimentofplanarredundantrobotwiththreedegreesoffreedom．T

8、heresultsshowthatthealgorithmCaneffectivelysolvetheconflictwhentheobstacleisonthedesiredtrackingandtheaccuracyishigh．Itcanalsof'mishtheobs