基于速度勢場法的機械臂路徑規劃*

崔玉霞，王天宇，王憲倫

(青島科技大學機電工程學院，青島 266061)

0 引言

機器人路徑規劃是機器人技術的熱點研究方向之一[1]。特別是近年來隨著制造業智能化的發展，機器人被廣泛應用于各種場景作業。

目前，常用的路徑規劃方法主要有以下幾種：A*算法[2]、蟻群算法[3]、D*算法[4]、RRT算法[5]及人工勢場法[6]等。其中，人工勢場法最初針對移動機器人由KHATIB提出，該算法采用建立虛擬力勢場的方式，以引力或斥力引導機器人運動，而目前工業機器人仍以位置或速度控制為主，因此基于力或力矩模式的力勢場法對工業機器人進行直接控制難以普及實現[7]。

與傳統建立力勢場方法不同，JARYANI[8]提出了速度勢場的概念。該法將距離轉換為機器人的速度，不考慮動力學問題[9]。機器人受吸引與排斥速度的合速度影響，朝目標點移動并躲避障礙物。

速度勢場法相比于傳統力勢場法結構更為簡單直接，吸引不少學者就該方法進行了研究，如HUANG[10]定義吸引速度與機器人和目標之間距離成正比，但距離過遠時會產生極大的速度沖擊；KITTS等[11]將吸引速度直接定義為常數，限制了速度但始末位置速度均有沖擊，JARYANI等[8]設置吸引速度范圍，范圍之外為速度為常數，范圍之內速度與機器人和目標距離成正比，但是初始速度突變依舊存在。另外，排斥速度目前多以常數或者機器人與障礙物之間距離反比方式定義，機器人進出排斥勢場時，排斥速度也會對合速度帶來一定的突變，因此采用速度勢場進行路徑規劃后仍需要對路徑點進行速度的再規劃處理，從而實現軌跡的平滑連續?！?br>