Redundant manipulator end-effector path planning based on improved bidirectional RRT* algorithm

Redundant manipulator end-effector path planning based on improved bidirectional RRT* algorithm
Wu Jianxionga,b
Bi Zhuorana,b
Li Zongdaoa,b
Li Qingdua
a. Institute of Machine Intelligence, b. School of Medical Instrument & Food Engineering, University of Shanghai for Science & Technology, Shanghai 200093, China

摘要

Aiming at the redundancy characteristics of the redundant manipulator and the relevant RRT* algorithm had issues with low search efficiency, unstable convergence and not fully considering the influence of the geometric configuration and self-motion characteristics of the redundant manipulator's end effector on path planning in applications for planning the end-effector path, this paper proposed an improved strategy. Firstly, this paper introduced a sampling point selection method based on the angle between the root and end node connection, along with the establishment of a target proximity region. This method dynamically switched between improved sampling methods and random sampling methods based on the number of successful continuous samples. Subsequently, this paper combined the bidirectional tree expansion strategy with the aforementioned method. Finally, it reconnected the initial feasible path twice to obtain the optimized path. Through verification, it improved that the bidirectional tree RRT* method could effectively enhance search efficiency, convergence, and path optimality. The introduction of virtual collision bodies and capsule collision bodies could also effectively respond to the impact of the structure and motion characteristics of the end effector of the redundant manipulator. This paper used the Mujoco physics simulation engine to validate the movement of the redundant manipulator. This paper demonstrates that this strategy can plan a more optimal feasible end-effector path for the redundant manipulator.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(92048205)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.06.0275
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2024年第41卷 第2期
所属栏目: Algorithm Research & Explore
出版页码: 459-465
文章编号: 1001-3695(2024)02-021-0459-07

发布历史

[2023-11-14] Accepted Paper
[2024-02-05] Printed Article

引用本文

吴剑雄, 毕卓然, 李宗道, 等. 基于改进双树RRT*算法的冗余机械臂末端路径规划 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (2): 459-465. (Wu Jianxiong, Bi Zhuoran, Li Zongdao, et al. Redundant manipulator end-effector path planning based on improved bidirectional RRT* algorithm [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (2): 459-465. )

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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