機器人圓周鋪料作業(yè)避障路徑規(guī)劃研究.pdf

1、圓周鋪料系統(tǒng)中，機器人帶動鋪料機構在圓桶內快速進行多層圓周鋪料作業(yè)，要求每一層料面均勻。針對鋪料過程中出現的不均勻區(qū)域，須合理規(guī)劃機器人補料運動路徑，保證機器人在圓桶內快速完成補料作業(yè)。補料路徑規(guī)劃時，須同時規(guī)劃末端位置和姿態(tài)，并保證鋪料機構躲避障礙物。因此，本課題對機器人補料避障路徑規(guī)劃的相關技術進行了研究。
　　針對機器人快速補料作業(yè)難點問題，進行以下研究。首先，分析圓周鋪料系統(tǒng)的關鍵技術，分析機器人運動學以及鋪料機構在圓桶內

2、的可行運動空間；其次，對機器視覺提取不均勻區(qū)域進行研究；再次，設計機器人補料作業(yè)的位姿，并重點對補料路徑規(guī)劃算法進行研究；最后，進行機器人補料作業(yè)路徑規(guī)劃實驗研究。
　　通過上述研究，取得以下研究成果。完成了機器人正反解，推導了鋪料機構的避障模型；完成了基于freeman鏈碼的不均勻區(qū)域提取與跟蹤算法；設計了鋪料機構補料位姿；分析了傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法用于補料路徑規(guī)劃的局限性，基于此對人工勢場法、A*算法、RRT算法進行了相應的改進，

3、并提出了MTA*算法，同時結合粒子群優(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。經仿真驗證了以上各算法的可行性，并從路徑規(guī)劃耗時、路徑的長度以及路徑的平滑性三個方面對比各算法，研究表明PSOAPF算法是最適合用于機器人補料路徑規(guī)劃的算法。最后，基于MFC軟件平臺開發(fā)了一套人機界面程序，將圖像處理算法和機器人補料作業(yè)路徑規(guī)劃算法相結合，實現了基于視覺的機器人補料路徑規(guī)劃的虛擬仿真；實現了機器人遠程控制，并進行了機器人補料