Adaptive Manipulability-Based Path Planning Strategy for Industrial Robot Manipulators

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作者
Henghua Shen,Wenfang Xie,Jianyu Tang,Tao Zhou
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:28 (3): 1742-1753 被引量:57
标识
DOI:10.1109/tmech.2022.3231467
摘要

In this article, a novel manipulability-based optimal rapidly exploring random tree (RRT*) path planning strategy is proposed for industrial robot manipulators. When sampling in the search space, two constraints, namely, path length and manipulability measure, are imposed to find a minimal-cost path connecting the start and goal points. By tracking the generated path, a robot manipulator's end-effector can traverse the workspace with a shorter length and, meanwhile, avoid configuration singularities. A constrained closed-loop inverse kinematics technique is utilized to exploit the kinematic redundancy to assign a higher manipulability to an end-effector position. Additionally, the metrics of path length and manipulability measure are used to determine the adaptive step size for the RRT* planner. This helps the space-filling tree to grow efficiently toward unsearched areas and find an optimal path. Simulation analysis and experimental results of a six-degree-of-freedom FANUC-M-20iA industrial robot illustrate the efficiency of the proposed path planning methods.
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