基于改進RRT的采摘機械臂避障運動規劃研究

陶 亮，陳成鵬，潘偉豪，湯先美，辜麗川，焦 俊

（1.安徽農業大學信息與計算機學院，合肥 230036；2.安徽中煙工業有限公司蚌埠卷煙廠，安徽蚌埠 233010）

機械臂路徑規劃是機器人技術的一個重要研究領域，主要為機械臂提供一條安全、有效、精確的路徑，使機械臂能夠完成預定的任務。在科學技術發展和國家政策的支持下，中國對果實采摘機器人研究也取得重大進展，其研發部門主要是一些科研院所和高校。[1-4]為了使機械臂能夠完成這些任務，需要對機械臂的路徑進行規劃。由于機械臂具有多自由度和高度的路徑靈活性，所以它的路徑規劃問題具有很高的復雜度，需要一些高效算法來解決。適合機械臂路徑規劃的算法有很多，如遺傳算法[5]、粒子群算法[6]、A*算法[7]、人工勢場法[8]、蟻群算法[9]、RRT 算法等。由于RRT 算法有很好的魯棒性和適應性，故搜索效率高，不需要考慮算法運行的場景問題，即便有錯綜復雜的狀態下，它都可以處理路徑規劃方面的問題，這使得該算法近年來在路徑規劃領域有很好的應用前途和價值。因此，選擇RRT算法進行采摘機械臂路徑規劃實驗研究具有一定的可行性。

路徑規劃時，機械臂必須避開障礙物，同時保證路徑的精度和平穩性。在機械臂路徑規劃方面，相關論文在國內外研究中有很多：文獻[10-13]對六自由度機械臂的構建，進行了路徑學和工作空間研究分析，不足之處在于沒有對機械臂路徑規劃仿真和理論分析；文獻[14-16]提出了一種改進RRT*算法，RRT*算法，比傳統RRT 算法在節點上增加了優化剪枝方法，而RRT*算法在隨機樹搜索過程中具有盲目性，無法找到最短搜索路徑；……