機(jī)器人圓周鋪料作業(yè)避障路徑規(guī)劃研究.pdf_第1頁(yè)
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1、圓周鋪料系統(tǒng)中,機(jī)器人帶動(dòng)鋪料機(jī)構(gòu)在圓桶內(nèi)快速進(jìn)行多層圓周鋪料作業(yè),要求每一層料面均勻。針對(duì)鋪料過(guò)程中出現(xiàn)的不均勻區(qū)域,須合理規(guī)劃?rùn)C(jī)器人補(bǔ)料運(yùn)動(dòng)路徑,保證機(jī)器人在圓桶內(nèi)快速完成補(bǔ)料作業(yè)。補(bǔ)料路徑規(guī)劃時(shí),須同時(shí)規(guī)劃末端位置和姿態(tài),并保證鋪料機(jī)構(gòu)躲避障礙物。因此,本課題對(duì)機(jī)器人補(bǔ)料避障路徑規(guī)劃的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。
  針對(duì)機(jī)器人快速補(bǔ)料作業(yè)難點(diǎn)問(wèn)題,進(jìn)行以下研究。首先,分析圓周鋪料系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)以及鋪料機(jī)構(gòu)在圓桶內(nèi)

2、的可行運(yùn)動(dòng)空間;其次,對(duì)機(jī)器視覺(jué)提取不均勻區(qū)域進(jìn)行研究;再次,設(shè)計(jì)機(jī)器人補(bǔ)料作業(yè)的位姿,并重點(diǎn)對(duì)補(bǔ)料路徑規(guī)劃算法進(jìn)行研究;最后,進(jìn)行機(jī)器人補(bǔ)料作業(yè)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)研究。
  通過(guò)上述研究,取得以下研究成果。完成了機(jī)器人正反解,推導(dǎo)了鋪料機(jī)構(gòu)的避障模型;完成了基于freeman鏈碼的不均勻區(qū)域提取與跟蹤算法;設(shè)計(jì)了鋪料機(jī)構(gòu)補(bǔ)料位姿;分析了傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法用于補(bǔ)料路徑規(guī)劃的局限性,基于此對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法、A*算法、RRT算法進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn),

3、并提出了MTA*算法,同時(shí)結(jié)合粒子群優(yōu)化算法提出了基于粒子群優(yōu)化的雙向規(guī)劃算法和PSOAPF算法。經(jīng)仿真驗(yàn)證了以上各算法的可行性,并從路徑規(guī)劃耗時(shí)、路徑的長(zhǎng)度以及路徑的平滑性三個(gè)方面對(duì)比各算法,研究表明PSOAPF算法是最適合用于機(jī)器人補(bǔ)料路徑規(guī)劃的算法。最后,基于MFC軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)了一套人機(jī)界面程序,將圖像處理算法和機(jī)器人補(bǔ)料作業(yè)路徑規(guī)劃算法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了基于視覺(jué)的機(jī)器人補(bǔ)料路徑規(guī)劃的虛擬仿真;實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人遠(yuǎn)程控制,并進(jìn)行了機(jī)器人補(bǔ)料

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