煤矿井下移动机器人运动规划方法研究

• 作者: 杨林 王岩 王川伟 马宏伟
• 来源期刊: 工矿自动化
• 学科: 工学
• 关键词: 煤矿井下移动机器人 运动规划 路径规划 轨迹生成 轨迹优化
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: “煤矿智能化技术及应用”专题
• 页码范围: 23-30
• 页数: 8页
• 分类号: TD67
• 字数: 5739字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.17613

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	马宏伟	西安科技大学机械工程学院	171	1433	18.0	32.0
3	王岩	西安科技大学机械工程学院	32	53	4.0	6.0
7	王川伟	西安科技大学机械工程学院	16	54	4.0	7.0
9	杨林	西安科技大学机械工程学院	9	20	3.0	4.0