路径规划问题是机器人研究领域中的一个重要分支,同时也是导航任务中最重要的环节之一。由于空间环境较为复杂,有必要在路径规划方法中对机械臂运动灵活性进行分析,使机械臂在完成避障任务的同时具有较好的运动性能,并提升其应对突发状况的能力。因此,对冗余度空间机械臂避障路径规划方法进行研究,具有重要的理论及现实意义,同时也具有广阔的应用前景。本文以冗余度空间机械臂为研究对象,开展了基于双目视觉的避障环境模型构建方法、机械臂避障过程中运动性能分析、避障无关势场引导的全局避障路径规划方法研究。论文的主要研究工作如下:首先,研究了基于双目视觉的避障环境模型构建方法。通过基于SGBM的双目立体匹配得出关于目标场景的视差图像;然后对基于特征降维的点云模型获取方法进行研究,提出了一种结合主成分分析法的熵值法,用于对AKAZE特征描述子进行特征降维,提升特征匹配的效率;通过特征匹配、PnP算法与光束平差法获得关于环境的点云模型;最后,利用基于八叉树的环境模型建立方法,得出能够用于空间机械臂避障的三维环境模型,为解决避障路径规划问题奠定了基础。其次,对机械臂避障过程中运动性能展开分析。以提升机械臂在运动过程中应对突发状况的能力,延长使用寿命,降低使用代价为研究目的,分析梳理了机械臂运动性能及使用代价与雅各比矩阵最小奇异值、机械臂可操作度、雅各比矩阵条件数等指标之间的关系,并确定了机械臂在避障路径规划过程中的优化目标;选定的优化目标将用于之后路径规划方法中的势场建立。最后,开展了避障无关势场引导的全局避障路径规划方法研究。提出了一种避障无关势场引导的全局避障路径规划方法;首先依据全局避障路径规划算法的特点,针对选定的优化目标在关节空间构建势场,以势场法作为优化方法,吸引或排斥机械臂离开某些位姿,实现对空间机械臂运动性能优化的目的,该势场只与机械臂自身结构有关而与具体任务无关,所以在机械臂结构不发生改变的情况下建立一次即可;将离线建立势场与RRT算法相结合,以引导随机树的拓展,使机械臂在避障同时具有更好的运动性能,同时引入了一种基于KNN算法的碰撞检测策略,进一步提升算法的规划效率;最后,使用VS2013与Matlab2016b构建可视化仿真实验平台。实验结果表明,机械臂在沿本算法规划路径运动时始终与障碍物保持一定的安全距离;同时,对比改进前算法得出,本算法规划出的路径有更强的产生末端速度的能力,距关节极限位置更远且规划效率能够得到保证,说明本算法能够达到降低机械臂使用代价,提升机械臂运动性能的目的。