自主操作机器人末端执行器的行为动力学运动规划

王文运， 傅卫平， 魏明明， 王 雯， 杨世强， 韩改宁

(西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048)



自主操作机器人末端执行器的行为动力学运动规划

王文运， 傅卫平， 魏明明， 王 雯， 杨世强， 韩改宁

(西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048)

在动态或人机合作装配场合中，基于规则而不是生物行为启示的现有操作机器人的运动规划方法，难于以自然的方式对工作空间内物体的运动进行描述，而行为动力学方法则能弥补这一缺点。本文在工作空间内，建立不考虑关节约束时的操作机器人末端执行器的行为动力学运动规划模型。首先,定义了操作机器人末端执行器位置运动的基本行为，通过竞争动力学协调得到位置运动的整体行为模型。然后，利用行为动力学方法设计了末端执行器姿态运动的行为。仿真实验结果表明：利用行为动力学方法可以实现操作机器人的静态及动态场景下的自主运动规划。

自主操作机器人； 行为动力学； 运动规划； 位置姿态； 行为协调

自主操作机器人是指在无人员干预或人机共用工作空间的情况下自主完成作业任务的机器人。通常情况下，这类机器人的作业任务只对中间运行轨迹做安全性要求，譬如，自主装配机器人抓取工件或者到达预装位置的过程。如何按一定评价标准设计安全、平稳的机器人中间运行轨迹，构成了操作机器人的运动规划任务。

操作机器人运动规划方法主要有可视图法[1]、构型空间法[2]、快速随机树[3]、人工势场法[4]等，但这些方法存在建模困难或者适合静态场景[5-7]，不适用于与动态环境构成复杂动力系统的自主操作机器人的运动规划问题。……