考虑任务优先级的超冗余机械臂避障轨迹优化

王娜¹，商丽¹，孙军²

1. 沈阳城市建设学院交通与机械工程系2. 沈阳建筑大学机械工程学院

摘 要：针对冗余机械臂末端轨迹跟踪与避障运动冲突情况,提出一种考虑任务优先级的超冗余机械臂避障轨迹优化方法。采用雅克比矩阵对不同的任务约束实施优先级排序划分,能够保证任务的精度。构建出7自由度机械臂结构模型,利用超冗余自由度避开障碍物,发挥其运动特性,并引入臂平面和避障面,通过虚拟排斥力推导零空间运动方程。将避障空间缩小至一维空间内,运算超冗余机器臂的运动学逆解。依据逆动力学控制方法获得障碍与机械臂间最小距离值的变化,采用任务优先级转化的避障算法实现超冗余机械臂避障轨迹优化。对比实验结果表明:所提方法能够防止冲突现象发生,关节变化角度的实际值与期望值基本重合,机器人手臂与障碍物之间的平均距离维持在（0.2～0.3）m之间,完成机械臂避障轨迹优化。

关键词：任务优先级;超冗余机械臂;轨迹优化;虚拟排斥力;