基于改进RRT*高效引导调节策略的机械臂三维空间路径规划方法
Three-dimensional space path planning method for robotic arms based on improved RRT* efficient guidance and adjustment strategy
1. 天津中德应用技术大学 汽车与轨道交通学院, 天津 300350
2. 北京科技大学 智能科学与技术学院, 北京 100083
摘要
针对输电铁塔复杂桁架三维空间下机械臂路径规划效率低、避障难和多目标点串行规划需求等问题，提出一种融合改进人工势场引导与分阶段混合采样的APF-Informed-RRT*算法。构建阶段性混合采样策略结合椭球域收缩采样加速最优路径搜索；优化斥力函数与动态权重调节策略，解决近障目标不可达问题；采用贪婪剪枝与三次B样条插值生成符合机械臂运动学约束的平滑路径。实验结果表明：在二维单目标、三维单目标环境下，本文算法相较于Goal-RRT*、APF-RRT*、Informed-RRT*算法，平均规划时间最多减少53.23%和85.36%，平均路径长度最大减少14.92% 和5.17%；在三维多目标环境下，相较于APF-RRT*和Informed-RRT*算法，平均规划时间和路径长度分别最多减少51.32%和26.14%。完成了算法参数敏感性与收敛性能分析。最后在PyBullet铁塔环境中，机械臂实现多目标点无碰撞路径规划，平均节点优化率达78.79%，具备较强的工程应用价值。
基金项目
国家自然科学基金资助项目(62473039)
中央高校基本科研业务费专项资金(FRF-GF-25-011)
天津中德应用技术大学科技培育重点项目(zdkt2021-003)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2026.03.0031
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2026年第43卷 第10期
发布历史
[2026-07-29] 优先出版
引用本文
刘志东, 刘庆, 刘志杰. 基于改进RRT*高效引导调节策略的机械臂三维空间路径规划方法 [J]. 计算机应用研究, 2026, 43 (10). (2026-07-30). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2026.03.0031. (Liu Zhidong, Liu Qing, Liu Zhijie. Three-dimensional space path planning method for robotic arms based on improved RRT* efficient guidance and adjustment strategy [J]. Application Research of Computers, 2026, 43 (10). (2026-07-30). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2026.03.0031. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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