韩涛， 李静， 黄友锐， 徐善永， 许家昌

(安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001)

0 引言

恶劣的开采环境导致煤矿安全事故频发。煤矿救援机器人能在复杂危险的矿井灾害环境中灵活运动，从而提升救援效率，减少煤矿灾难造成的人员伤亡。煤矿救援机器人机械臂轨迹规划即在工作空间中寻找与时间相关的运动路线[1]。机械臂轨迹规划算法的性能直接影响机器人机械臂的运动效率，因此其研究具有重要意义。

根据规划空间不同，轨迹规划分为关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划[2-3]。关节空间轨迹规划以各关节角度为规划对象，求取关节角度、角速度、角加速度，而笛卡尔空间轨迹规划以末端位姿为规划对象，通常以位姿坐标形式描述关键点。笛卡尔空间轨迹规划方法存在奇异解问题，而关节空间轨迹规划方法不会出现奇异解问题且计算较简单，因此，关节空间轨迹规划应用更广泛。

常用的机械臂轨迹规划算法有多项式插值算法和样条插值算法，其中三次样条插值、B样条插值适用于有复杂连续任务要求的运动[4-5]，三次多项式和五次多项式插值算法被广泛应用于点到点运动和简单连续运动[6-8]。为了保证角速度和角加速度均在可控范围内，本文选用五次多项式插值算法在机械臂关节空间进行轨迹规划。

轨迹规划算法的最终目的是寻找机械臂运动时目标函数的最优值。随着智能仿生算法的发展，遗传算法[9-10]、粒子群算法[11-12]、蜂群算法等[13]被应用于机械臂轨迹规划中，但传统的智能优化算法存在搜索时间长、规划轨迹不够光滑、能量消耗高的问题。……