基于A*算法的机械臂空间避障路径规划_贾庆轩.pdf

简介：
本文探讨了运用A*算法于机械臂的空间避障路径规划问题，提出了一种有效的路径搜索策略，以实现复杂环境下的高效、安全操作。作者通过实验验证了所提方法的有效性和优越性。 在空间探索领域，机械臂的应用至关重要，尤其是在微重力环境下的轨道操作任务中执行复杂而危险的任务，如组装空间站、释放与回收卫星等。然而，在面对太空中的障碍物时，确保机械臂安全高效地规划路径是一项极具挑战性的任务。 本段落提出了一种基于A*算法的避障路径规划方法，并针对空间机械臂的特点进行了详细研究和设计。该方法考虑了机械臂和障碍物的几何特征并对其模型进行简化处理。通过分析每个连杆在特定位置与姿态下的运动特性，可以确定其可能碰撞的部分及条件。 接下来，基于对这些特性的深入理解以及障碍物的具体位姿坐标信息，我们可以计算出空间机械臂的安全工作区域——即无碰撞自由工作空间，在该区域内机械臂能够安全地活动而不会触碰到任何潜在的障碍物。这一过程涉及复杂的数学建模和计算，并且其目标是确保规划路径始终处于这个安全范围内。 在此基础上，本段落引入了A*搜索算法来在上述确定的安全区域中寻找一条从初始位置到目标位置的最佳避障路径。作为一种高效的寻路方法，该算法结合Dijkstra算法的全局最优性和启发式函数的局部优势，在有限时间内找到最短且有效的路线方案。 通过应用A*算法，空间机械臂能够实时调整其运动轨迹以避开任何可能遇到的障碍物，并确保任务顺利完成。这种方法的优势在于它的灵活性和准确性，能够在复杂的环境中寻找最佳解决方案。 为了验证该方法的有效性和可行性，作者进行了仿真试验。结果表明基于A*的空间机械臂避障路径规划不仅能准确规避障碍物，还能保证路线效率。这项研究对于提高空间机械臂的任务执行能力和降低任务风险具有重要意义，并为未来太空探索中的路径规划提供了新的思路和理论支持。