✅作者简介热爱科研的Matlab仿真开发者擅长毕业设计辅导、数学建模、数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。 往期回顾关注个人主页Matlab科研工作室 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料个人信条格物致知,完整Matlab代码获取及仿真咨询内容私信。 内容介绍一、引言在机器人应用领域机械臂的路径规划至关重要。对于 2D 空间内的双连杆机器人要在存在障碍物的环境中实现高效、安全的运动就需要找到一条避开障碍物的最优路径。基于随机采样的快速探索随机树RRT算法为解决此类问题提供了有效途径。该算法通过在配置空间中随机采样点并逐步构建搜索树来寻找可行路径因其对复杂环境的适应性强、计算效率高在机器人路径规划中得到广泛应用。二、2D 空间双连杆机器人运动模型一双连杆机器人结构双连杆机器人由两个刚性连杆通过关节连接而成。每个连杆有一定长度关节可以旋转使连杆在 2D 平面内运动。通过控制两个关节的角度可以改变机器人末端执行器在 2D 空间中的位置。二运动学建模三、2D 空间内的避障问题一障碍物建模在 2D 空间中障碍物可以用各种几何形状表示如圆形、矩形等。对于圆形障碍物可通过圆心坐标 (x0,y0) 和半径 r 描述矩形障碍物则可通过顶点坐标和边长来定义。在路径规划过程中需要判断机器人的连杆或末端执行器是否与障碍物发生碰撞。二碰撞检测连杆与障碍物碰撞检测对于圆形障碍物可计算连杆上各点到圆心的距离若存在距离小于半径的点则判定发生碰撞。对于矩形障碍物可通过判断连杆与矩形各边的位置关系来检测碰撞。末端执行器与障碍物碰撞检测根据末端执行器的位置和障碍物的几何形状进行判断。例如若末端执行器到圆形障碍物圆心的距离小于半径或位于矩形障碍物内部则认为发生碰撞。四、快速探索随机树RRT算法原理一基本概念RRT 算法通过在配置空间即机器人所有可能的关节角度组合构成的空间中随机采样点并将这些点逐步连接成树结构来搜索路径。树的节点代表机器人的不同配置即关节角度组合边表示从一个配置到另一个配置的运动。二算法流程⛳️ 运行结果 部分代码function [points] work2conf(x0, y0, a, b)%% Transformation% transform objets in cartesian space to configuration space%create a function that can check if the end or c.o.m. of any link runs into the object%the limits for the joint angles and the points in between the limits that%we want to samplej1s linspace(0,2*pi,250);j2s linspace(0,2*pi,250);%the equations for the test objects in the loops below are equations for%ellipsoids, with the x and y coordinates exchanged for the 1st and 2nd%values for the t vector of the foward kinematics of the robot. There are%four tests, one for the center of mass and end of each jointticpoints [];for i 1:length(j1s)for k 1:length(j2s)test(1) sign( ((cos(j1s(i))/10 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i))/10 - y0).^2)./b^2 -1 );test(2) sign( ((cos(j1s(i))/5 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i))/5 - y0).^2)./b^2 -1 );test(3) sign( ((cos(j1s(i) j2s(k))/10 cos(j1s(i))/5 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i) j2s(k))/10 sin(j1s(i))/5 - y0).^2)./b^2 -1 );test(4) sign( ((cos(j1s(i) j2s(k))/5 cos(j1s(i))/5 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i) j2s(k))/5 sin(j1s(i))/5 - y0).^2)./b^2 -1 );if any(test0)points(end1,:) [j1s(i),j2s(k)];endendendtocend 参考文献[1]库祥臣,朱二州,李森,等.一种基于改进RRT*算法的机械臂避障路径规划方法:CN202511400879.3[P].CN120901978A[2026-03-16].往期回顾扫扫下方二维码天天Matlab推荐搜索完整代码程序定制
【机械臂路径规划】基于随机采样的最优路径规划方法RRT解决 2D 空间内双连杆机器人避障避障路径附Matlab代码
✅作者简介热爱科研的Matlab仿真开发者擅长毕业设计辅导、数学建模、数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。 往期回顾关注个人主页Matlab科研工作室 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料个人信条格物致知,完整Matlab代码获取及仿真咨询内容私信。 内容介绍一、引言在机器人应用领域机械臂的路径规划至关重要。对于 2D 空间内的双连杆机器人要在存在障碍物的环境中实现高效、安全的运动就需要找到一条避开障碍物的最优路径。基于随机采样的快速探索随机树RRT算法为解决此类问题提供了有效途径。该算法通过在配置空间中随机采样点并逐步构建搜索树来寻找可行路径因其对复杂环境的适应性强、计算效率高在机器人路径规划中得到广泛应用。二、2D 空间双连杆机器人运动模型一双连杆机器人结构双连杆机器人由两个刚性连杆通过关节连接而成。每个连杆有一定长度关节可以旋转使连杆在 2D 平面内运动。通过控制两个关节的角度可以改变机器人末端执行器在 2D 空间中的位置。二运动学建模三、2D 空间内的避障问题一障碍物建模在 2D 空间中障碍物可以用各种几何形状表示如圆形、矩形等。对于圆形障碍物可通过圆心坐标 (x0,y0) 和半径 r 描述矩形障碍物则可通过顶点坐标和边长来定义。在路径规划过程中需要判断机器人的连杆或末端执行器是否与障碍物发生碰撞。二碰撞检测连杆与障碍物碰撞检测对于圆形障碍物可计算连杆上各点到圆心的距离若存在距离小于半径的点则判定发生碰撞。对于矩形障碍物可通过判断连杆与矩形各边的位置关系来检测碰撞。末端执行器与障碍物碰撞检测根据末端执行器的位置和障碍物的几何形状进行判断。例如若末端执行器到圆形障碍物圆心的距离小于半径或位于矩形障碍物内部则认为发生碰撞。四、快速探索随机树RRT算法原理一基本概念RRT 算法通过在配置空间即机器人所有可能的关节角度组合构成的空间中随机采样点并将这些点逐步连接成树结构来搜索路径。树的节点代表机器人的不同配置即关节角度组合边表示从一个配置到另一个配置的运动。二算法流程⛳️ 运行结果 部分代码function [points] work2conf(x0, y0, a, b)%% Transformation% transform objets in cartesian space to configuration space%create a function that can check if the end or c.o.m. of any link runs into the object%the limits for the joint angles and the points in between the limits that%we want to samplej1s linspace(0,2*pi,250);j2s linspace(0,2*pi,250);%the equations for the test objects in the loops below are equations for%ellipsoids, with the x and y coordinates exchanged for the 1st and 2nd%values for the t vector of the foward kinematics of the robot. There are%four tests, one for the center of mass and end of each jointticpoints [];for i 1:length(j1s)for k 1:length(j2s)test(1) sign( ((cos(j1s(i))/10 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i))/10 - y0).^2)./b^2 -1 );test(2) sign( ((cos(j1s(i))/5 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i))/5 - y0).^2)./b^2 -1 );test(3) sign( ((cos(j1s(i) j2s(k))/10 cos(j1s(i))/5 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i) j2s(k))/10 sin(j1s(i))/5 - y0).^2)./b^2 -1 );test(4) sign( ((cos(j1s(i) j2s(k))/5 cos(j1s(i))/5 - x0).^2)./a^2 ((sin(j1s(i) j2s(k))/5 sin(j1s(i))/5 - y0).^2)./b^2 -1 );if any(test0)points(end1,:) [j1s(i),j2s(k)];endendendtocend 参考文献[1]库祥臣,朱二州,李森,等.一种基于改进RRT*算法的机械臂避障路径规划方法:CN202511400879.3[P].CN120901978A[2026-03-16].往期回顾扫扫下方二维码天天Matlab推荐搜索完整代码程序定制
