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作者：吴松;王沁;张震;万思邈;刘天乐;
单位：西安工业大学机电工程学院;
摘要：为了提高在多障碍物等复杂环境下，工业机械臂的避障运动规划的成功率和效率，构建了圆柱体包络机械臂和球体包络障碍物的碰撞检测模型，并提出一种融合人工势场法(APF)的改进RRT~*算法。算法在采样策略上分为引导和探索两个阶段，分别应用目标偏置策略和自适应范围搜索，对采样点进行范围限制。在引导阶段，采样点的方向设置为目标点的方向；在探索阶段，为了克服传统扩展树在扩展时可能遇到的方向偏差和局部最优解问题，融合人工势场算法，使得算法能够在人工势场产生的合力范围内实时引导新节点的扩展方向。此外，改进了人工势场算法中的斥力计算模型，以避免扩展过程中易陷入局部最优问题。在扩展阶段，引入自适应步长算法，使算法能够快速向目标点靠拢并达到最优路径。最后，对冗余节点进行删除，采用三次B样条插值方法进行优化，以提升机械臂工作的稳定性和平滑性。通过将算法应用于机械臂模型进行仿真验证，结果表明：改进后的RRT~*算法路径搜索速度提高了40.49%,路径长度缩短了12%,改进算法能够成功避开障碍物，并快速、平稳地到达目标点。
关键词：机械臂运动规划;;人工势场法;;自适应步长;;三次B样条
基金资助：陕西省科技厅项目(2024GX-YBXM-191);; 西安科技局项目(23GXFW0029);; 碑林科技局项目(GX2315);; 陕西省教育厅专项科研计划项目(21JK0679);; 陕西省自然科学基础研究计划项目(2023-JC-YB-386)
