橋式起重機(jī)路徑規(guī)劃與路徑跟蹤研究.pdf

1、工程機(jī)械的智能化和自動(dòng)化是工業(yè)生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率、節(jié)約人力成本的重要手段，也是當(dāng)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文在機(jī)器人運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出基于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃的橋式起重機(jī)無(wú)人化運(yùn)行系統(tǒng)方案，提出了動(dòng)態(tài)路徑避障規(guī)劃算法，并實(shí)現(xiàn)了吊鉤對(duì)路徑的跟蹤。使橋式起重機(jī)具備了在復(fù)雜環(huán)境中，自我感知，自我規(guī)劃，自我運(yùn)行的能力，為實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)無(wú)人化運(yùn)行提供了理論與技術(shù)支撐。完成的主要內(nèi)容有:
　　首先在分析現(xiàn)有橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用

2、現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)器人控制系統(tǒng)的工作原理、各功能模塊的聯(lián)系和作用，設(shè)計(jì)出滿足橋式起重機(jī)實(shí)際需求的智能無(wú)人化系統(tǒng)方案，并對(duì)系統(tǒng)的工作原理做了詳細(xì)分析。對(duì)橋式起重機(jī)現(xiàn)有系統(tǒng)中的定位缺陷問(wèn)題，改進(jìn)了定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了橋式起重機(jī)的精確定位。
　　在此基礎(chǔ)上，以全局路徑長(zhǎng)度最短為目標(biāo)函數(shù)，將柵格化地圖建模與蟻群算法相結(jié)合得到橋式起重機(jī)在全局靜態(tài)環(huán)境中的優(yōu)化路徑。隨后，針對(duì)工作環(huán)境中存在的動(dòng)態(tài)障礙物，提出了將滾動(dòng)窗口局部規(guī)劃與全局路徑規(guī)劃相結(jié)

3、合的雙層路徑規(guī)劃策略，對(duì)吊鉤與動(dòng)態(tài)障礙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)做了碰撞分析，并針對(duì)各類動(dòng)態(tài)障礙物提出了對(duì)應(yīng)的避碰策略。此外，對(duì)吊鉤在受幾何空間約束下的安全性進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過(guò)MATLAB仿真試驗(yàn)證實(shí)了該避障算法對(duì)橋式起重機(jī)在復(fù)雜工作環(huán)境下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃的可行性。
　　最后，對(duì)橋式起重機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的路徑跟蹤問(wèn)題進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)路徑特點(diǎn)的分析，將路徑跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)換為大、小電機(jī)之間的協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)，并將虛擬主軸的同步控制方式引入到路徑跟蹤系統(tǒng)之中，建立了