附件C：譯文

仿人機(jī)器人的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃

摘要——大體上來(lái)說(shuō)，多自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是機(jī)器人研究領(lǐng)域一項(xiàng)待解決的課題。在此項(xiàng)研究中，一個(gè)考慮到仿人機(jī)器人不同運(yùn)動(dòng)部件的軌跡規(guī)劃方法被提出。由于不是所有的機(jī)器人聯(lián)接在不同規(guī)劃階段都重要，基于RRT算法的規(guī)劃能在過(guò)程中改變自由度數(shù)以改善績(jī)效并提高結(jié)果的質(zhì)量。該方法的運(yùn)行時(shí)間是通過(guò)和標(biāo)準(zhǔn)RRT規(guī)劃方法對(duì)比來(lái)評(píng)估的。此外，也研究了這種算法的幾個(gè)擴(kuò)展。

一、引言
多自由度高冗余度機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。對(duì)于一個(gè)給定的任務(wù)，算法必須用快速并強(qiáng)大的方法求出所有關(guān)聯(lián)聯(lián)接的軌跡。一般的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題屬于多項(xiàng)式空間難題[1]，這就意味著對(duì)于多自由度系統(tǒng)，規(guī)劃時(shí)間會(huì)顯著地增加。為解決這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一系列近似算法，有希望盡快找到答案，不過(guò)一些解法忽略掉了的限制條件[2]。
一個(gè)仿人機(jī)器人有好幾個(gè)子系統(tǒng)，比如手臂 、手和頭，制定規(guī)劃過(guò)程都應(yīng)該涉及到它們。在參考文獻(xiàn)3中，提到一種方法，主動(dòng)聯(lián)接數(shù)動(dòng)態(tài)變化，以適應(yīng)可以得到的工作區(qū)的量。參考文獻(xiàn)4中，提到一種多級(jí)規(guī)劃方案，通過(guò)增加每級(jí)的非完整約束，規(guī)劃的復(fù)雜性迭代增大。參考文獻(xiàn)5中的規(guī)劃方案能根據(jù)檢測(cè)到的環(huán)境狀況，自動(dòng)調(diào)整仿人機(jī)器人的4個(gè)自由度。這種方案主要取決于環(huán)境的檢測(cè)，如果很多聯(lián)接用于規(guī)劃，這一步也會(huì)很困難。在參考文獻(xiàn)6中，提出一種多級(jí)規(guī)劃，由一個(gè)低維構(gòu)形空間分辨率啟動(dòng)，增加抽樣分辨率到找到粗解。這里提到的方法采用自適應(yīng)控制用于規(guī)劃的自由度數(shù)的思想，從而提高規(guī)劃績(jī)效。這種規(guī)劃運(yùn)用由規(guī)劃階段所決定的不同的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)。例如，抓取物體這樣典型的規(guī)劃任務(wù)可以分為幾個(gè)子目標(biāo)。機(jī)器人需要移動(dòng)到目標(biāo)前，然后手臂的伸展進(jìn)程應(yīng)該把工具中心點(diǎn)（TCP）移到目標(biāo)附近，最后，手抓取目標(biāo)。由于某些聯(lián)接對(duì)某個(gè)子任務(wù)沒(méi)有影響，所以不同的階段不需要用機(jī)器人的全部細(xì)節(jié)來(lái)規(guī)劃。本報(bào)告所指的自適應(yīng)規(guī)劃選擇運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)時(shí)取決于目標(biāo)的距離。規(guī)劃基于有效的單查詢RRT算法[7]、[8]、[9]，這種算法用于建立無(wú)碰撞結(jié)構(gòu)樹(shù)。該算法通過(guò)對(duì)比RRT算法的參照實(shí)施來(lái)進(jìn)行評(píng)估。仿人機(jī)器人ARMAR-III（圖1）抓取任務(wù)規(guī)劃的仿真環(huán)境作為測(cè)試用例。