李磊 吴翔 包祥威 张景涛 方翔 曹毅

（1河南工业大学电气工程学院，郑州，450001；2河南工业大学机电工程学院，郑州，450001）

0 引言

操作臂的避障路径规划是在操作臂的工作空间内完成起止位姿之间安全连续路径搜索，一般以路径最短、搜索时间最短、或者能量消耗最优其中之一作为评价标准。目前按照操作臂所处环境信息已知状态，避障路径规划可分为全局路径规划和局部路径规划。基于全局路径规划的方法主要有自由空间法、构型空间法、拓扑法和栅格法等。基于局部路径规划的方法有人工势场法、遗传算法、模糊逻辑算法、神经网络法、蚁群禁忌搜索算法[1]，粒子群算法[2]等等。这些算法有的适合静态环境，有的适用于动态环境，有的搜索速度快但易陷入局部极优，若对一些算法进行改进和结合，可以使改进后的算法达到更理想的效果。

通过对比国内外规划算法研究分析发现[3-4]，遗传算法、神经网络等智能仿生学算法应用于三维空间模型避障运动规划较为困难，且搜索效率较低；人工势场法等传统算法容易早熟收敛；多项式轨迹插值拟合计算量大，耗时长；基于随机采样的避障路径规划算法具有强适应性和概率完备性，高维空间避障路径采用随机采样可以有效减少精确建模时间。

基于随机采样的应用最多的算法为概率路标法和快速扩展随机树法。

概率路标法是在操作臂的可行空间内进行随机采样，连接邻近点构建“路标图”，查询路标图中起始位置到目标位置最短可行路径[5]。……