林业科学

作者：杨英浩1,2,刘晋浩1,2,*,郑一力1,黄青青1,2

单位：1. 北京林业大学工学院 北京 1000832. 北京林业大学林业与环境特种装备研究所 北京 100083

关键词：林木联合采育机,机械臂,快速搜索随机树,避障规划

基金：国家重点研发计划"战略性国际科技创新合作"重点专项(2016YFE0203400);国家自然科学基金项目(31670719)

目的: 针对林木联合采育机在林区复杂环境中的避障作业要求，提出一种新型机械臂避障路径规划方法，为林业机械装备发展提供理论依据。方法: 首先，对林木联合采育机机械臂进行运动学分析，同时为解决经典快速搜索随机树随机性强、路径不平滑、计算时间长的问题，引入改进人工势场思想，提出规避搜索随机树（A-RRT）算法进行路径搜索，运用B样条曲线拟合与机械臂能量最小逆解法优化运动路径；其次，采用多点碰撞检测法，实现机械臂的稳定以及快速规划避障路径。结果: 1）林木联合采育机机械臂在林区复杂环境中能够成功避开障碍物，到达目标点；2）无论是在单一障碍物还是在多个障碍物环境中，机械臂各关节角度变换相对平滑；3）相比经典RRT算法、偏置RRT算法和双向RRT算法，本研究提出的路径规划算法搜索效率分别提高95.9%、56.9%和40.5%，机械臂避障规划效率有效提升。结论: 本研究提出的林木联合采育机机械臂避障算法具有较好的避障效果和较快的搜索速度，可降低林业环境工作劳动强度，提高机械装备采伐、抚育以及归楞的工作效率。

来源：2021年第2期

《林业科学》期刊编辑部

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