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煤矿井下移动机器人运动规划方法研究

杨林 马宏伟 王岩 王川伟

杨林,马宏伟,王岩,等.煤矿井下移动机器人运动规划方法研究[J].工矿自动化,2020,46(6):23-30..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17613
引用本文: 杨林,马宏伟,王岩,等.煤矿井下移动机器人运动规划方法研究[J].工矿自动化,2020,46(6):23-30..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17613
YANG Lin, MA Hongwei, WANG Yan, et al. Research on motion planning method of underground mobile robot[J]. Industry and Mine Automation, 2020, 46(6): 23-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17613
Citation: YANG Lin, MA Hongwei, WANG Yan, et al. Research on motion planning method of underground mobile robot[J]. Industry and Mine Automation, 2020, 46(6): 23-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17613

煤矿井下移动机器人运动规划方法研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17613
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目(50674075,51975468)

陕西省科技计划项目青年基金项目(2018JQ5116)

陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KJTCL01-02)

详细信息
  • 中图分类号: TD67

Research on motion planning method of underground mobile robot

  • 摘要: 针对现有煤矿井下移动机器人运动规划所生成的轨迹存在超调、碰撞、不连续、不光滑等问题,提出了一种由路径规划、轨迹生成、轨迹优化3个部分构成的煤矿井下移动机器人运动规划方法。路径规划采用基于图搜索的A*算法实现,通过开始搜索、路径排序、继续搜索3个步骤循环迭代,快速规划出一条可通行的全局路径作为轨迹生成的初值。轨迹生成通过构建基于Minimum Snap的目标函数,并施加等式约束来实现。轨迹优化则是在轨迹生成的基础上施加不等式约束来实现:通过调整时间分配和构建基于Corridor轨迹规划的不等式约束,解决基于Minimum Snap轨迹生成在求解过程中出现的超调现象,并对整段轨迹本身进行约束,避免发生碰撞;通过引入调和函数Bezier Curve,构建基于Bezier Curve的Minimum Snap的轨迹优化问题,使得轨迹高阶目标函数的求解变得简单高效,最终生成一条适用于煤矿井下移动机器人的能量损失最小、连续、光滑、无碰撞、可执行的运动轨迹。在Matlab仿真环境中设计了随机地图,生成了包含时间分配、位置规划、速度规划、加速度规划的最优轨迹规划结果。实验结果验证了该运动规划方法的正确性和有效性。

     

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出版历程
  • 刊出日期:  2020-06-20

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