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一种基于FABRIK算法的连续体机器人启发式避障算法

2022-12-16 来源:全球焊接网 |责任编辑:小球球 浏览数:731 全球焊接网

核心提示:一种基于FABRIK算法的连续体机器人启发式避障算法 连续体机器人是一种新型的仿生机器人,具有可以连续变形

       一种基于FABRIK算法的连续体机器人启发式避障算法    

       连续体机器人是一种新型的仿生机器人,具有可以连续变形的骨架结构。连续体机器人广泛应用于航空原位检修,核电设施维护,医疗手术操作等领域。由于超冗余的自由度和受限的工作环境,连续体机器人的避障和运动规划存在着运算效率低,运算求解过程复杂,难以添加全局约束等问题。

   近日,北京航空航天大学于靖军教授和裴旭教授课题组在Science China Technological Sciences发表了题为“A novel obstacle avoidance heuristic algorithm of continuum robotbased on FABRIK”的论文,裴旭教授为通信作者,吴昊然硕士为第一作者。该文章基于正向反向协同逆运动学算法提出了一种启发式避障算法,为解决连续体机器人的避障及运动规划问题提供了新的思路。

   该算法通过对关键节点施加全局约束,并提前判断障碍物的位置,进而实现了连续体机器人在复杂环境中的避障及路径跟随运动(图1)。在避障过程中,关键节点的更新可看作是电荷在电场中的运动(图2),提出了一种关键节点的启发式距离作用函数,从而避免了复杂的非线性运算。

   图1连续体机器人启发式避障算法。

   (a)碰撞检测;(b)更新发生碰撞的节点;(c)更新其他节点;(d)节点移动示意图

  图2连续体机器人避障策略。(a)障碍物对检测点的作用函数;(b)关键节点的更新

  该算法具有运算效率高,收敛速度快,鲁棒特性强等优点。得益于算法较强的适用性,可以被应用于基座移动和基座固定的连续体机器人(图3,4)。

  图3基座固定的连续体机器人避障

  图4基座移动的连续体机器人避障

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