Planning the motion path for a tightly coupled dual-arm space manipulator under closed-chain constraints is a fundamental yet challenging problem in on-orbit assembly of large-scale space structures. The closed-chain constraints significantly reduce the feasible configuration space, making it difficult for existing planners to efficiently generate collision-free motions, especially in cluttered environments. To address this issue, this paper proposes a task-space constrained bidirectional rapidly-exploring random tree algorithm, termed TCBiRRT. Unlike conventional methods that operate in the high-dimensional configuration space, the proposed approach performs random sampling and node expansion directly in the task space defined by the manipulated object pose. A task-space node expansion strategy is developed to generate candidate object motions, which are then mapped to continuous joint paths using a path inverse kinematics algorithm. The method is further integrated with a bidirectional RRT framework and a regrasp mechanism to efficiently connect two random trees. Extensive simulations are conducted in representative on-orbit assembly scenarios with varying levels of environmental complexity. The results demonstrate that TCBiRRT achieves significantly higher success rates and orders-of-magnitude improvements in planning time compared to state-of-the-art planners. The proposed method provides an efficient and robust solution for motion planning of tightly coupled dual-arm space manipulators.


翻译:在闭合链约束下规划紧耦合双机械臂空间机器人的运动路径,是大规模空间结构在轨装配中一个基础但具有挑战性的问题。闭合链约束显著降低了可行构型空间,使得现有规划器难以高效生成无碰撞运动,尤其在复杂环境中。针对这一问题,本文提出一种任务空间约束双向快速随机树算法,称为TCBiRRT。与传统方法在高维构型空间中运行不同,所提方法直接在被操作物体姿态定义的任务空间中进行随机采样和节点扩展。开发了一种任务空间节点扩展策略以生成候选物体运动,并通过路径逆运动学算法将其映射为连续关节路径。该方法进一步与双向RRT框架和重抓取机制集成,以实现两棵随机树的高效连接。在具有不同环境复杂度的代表性在轨装配场景中进行了大量仿真实验。结果表明,与现有最优规划器相比,TCBiRRT实现了显著更高的成功率以及数量级的规划时间提升。所提方法为紧耦合双机械臂空间机器人的运动规划提供了一种高效且鲁棒的解决方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

空间模块化机器人自重构机理与算法研究现状
专知会员服务
17+阅读 · 1月31日
《拥挤与受限环境下机器人集群协同控制》150页
专知会员服务
23+阅读 · 2025年5月4日
面向空间机器人辅助操作的任务规划方法研究
专知会员服务
22+阅读 · 2025年2月10日
有人 / 无人机协同空战任务规划技术
专知会员服务
85+阅读 · 2024年4月13日
空地异构无人系统侦察任务规划方法
专知会员服务
86+阅读 · 2024年2月26日
《多智能体机器人装配规划算法》斯坦福195页博士论文
专知会员服务
42+阅读 · 2022年11月24日
《使用强化学习的无人作战飞行器机队协同规划》12页论文
使用强化学习训练机械臂完成人类任务
AI研习社
14+阅读 · 2019年3月23日
【机器人】机器人PID控制
产业智能官
10+阅读 · 2018年11月25日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员