改进双向快速搜索随机树的无人艇路径规划

针对双向快速搜索随机树(bidirectional rapidly-exploring random tree, BI-RRT)算法在全局路径规划时存在搜索效率低、路径拐点较多等问题,提出一种改进BI-RRT的水面无人艇(unmanned surface vehicle, USV)全局路径规划算法。该算法采取了极度贪心的思想、高斯偏置随机点采样方法以及启发式的节点扩展策略,同时对节点扩展和搜索树连接进行角度约束,将生成的路径进行剪枝和3次B样条优化处理。结果表明,相对于改进前,改进的BI-RRT在平均时间、随机采样点和平均路径上分别减少了40.5%、65.0%和24.0%。改进后的算法时间、采样点和搜索树扩展大幅度减少,路径平滑度提高且路径更短。

面向WTAs的VHR双臂避碰操控算法

针对虚拟仿人机器人(VHR)处理工作空间多目标区域(WTAs)避碰操控问题,先基于齐次变换矩阵和链式相乘法则,建立了VHR双臂机理正向运动学模型,进而推导了两种求解VHR双臂逆运动学的公式(DLS-SVD法和基于链式解耦的解析法);其次,建立了WTAs的数学模型,并以WTAs位姿为操控目标,提出了融合正向和逆向运动学及其双向快速搜索随机树算法的VHR双臂避碰操控算法;最后,通过三维仿真建立VHR虚拟样机,验证了提出算法的正确性和有效性。