多台履带起重机协同吊装路径规划研究

发布时间：2017-06-14 23:07

  本文关键词：多台履带起重机协同吊装路径规划研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着吊装技术的飞速发展,吊装工程向模块化、大型化发展,被吊物尺寸和重量不断增大,促使单机向更大起重吨位发展。既使这样,单机和双机也不能满足所有吊装工况,因此多机吊装成为必不可少的吊装模式,并日渐普遍。但多机吊装在实施过程中,往往存在诸多无法预测的因素,进而影响到吊装的安全性,因此需要有更坚实的理论来做支撑。而多机吊装系统在理论研究方面,还存在超高维度的位姿空间、吊装规划难度高等难点。为此,本文在双机吊装的基础上,研究多机系统的建模与路径规划改进算法,力争解决诸如多机转弯等协同规划问题,为实际吊装提供参考。本文首先针对履带起重机的结构进行分析,在单机和双机系统模型的基础上,建立多机系统数学模型和位姿空间。对起重性能约束、多耦合封闭链约束、非完整性运动学约束进行了分析和求解。其次,分析多机系统的运动特点,将位姿变量分为主动变量和被动变量两类,确定位姿的主动变量,将其作为已知量,通过封闭链约束条件求解被动变量,并实现位姿的转换。接下来,依据RRTConnect++路径规划算法原理,分析算法的适用性,对相应的采样区域和拓展策略进行了改进,提出了RRTConnect++可变区域算法,随后对路径规划中直角转弯问题的问题,提出了新的动作输入向量集和解决办法。最后,通过双机、四机和六机的吊装案例验证了本文提出的多机系统模型与RRTConnect++可变区域算法的有效性与合理性。这为多机吊装系统的研究提供了较好的理论依据。
【关键词】：路径规划 履带起重机 多机协同吊装 RRT-Connect++的改进算法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH213.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究意义与背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 路径规划研究现状及发展趋势11-12
• 1.2.2 多机吊装系统闭环约束和非完整运动学约束研究现状12-13
• 1.2.3 起重机吊装仿真软件发展现状和趋势13
• 1.3 研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 多重约束的多机吊装系统建模15-32
• 2.1 起重机吊装系统的机构模型及数学模型15-23
• 2.1.1 单台履带起重机的机构模型及数学建模15-17
• 2.1.2 双台履带起重机的机构模型及数学建模17-20
• 2.1.3 多台履带起重机的机构模型及数学建模20-23
• 2.2 路径规划约束23-27
• 2.2.1 起重性能约束处理23-24
• 2.2.2 多耦合封闭链约束处理24-25
• 2.2.3 非完整运动学约束处理25-27
• 2.3 多机系统的封闭链求解和位姿转换27-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 多机系统吊装路径规划算法32-50
• 3.1 RRT算法术语说明32-35
• 3.1.1 RRT算法原理32
• 3.1.2 C空间定义32-33
• 3.1.3 离测量33-34
• 3.1.4 碰撞检测34
• 3.1.5 动作输入34-35
• 3.2 RRT-Connect++算法的弊端35-37
• 3.3 RRT-Connect++可变区域算法37-44
• 3.3.1 RRT-Connect++算法采样区域的改进37-41
• 3.3.2 RRT-Connect++算法拓展策略的改进41-44
• 3.4 RRT-Connect++可变区域算法对直角转弯问题的求解44-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 案例分析50-65
• 4.1 动作规划仿真系统简介50-51
• 4.2 双机系统仿真案例分析51-57
• 4.2.1 双机吊装算法对比仿真案例分析52-54
• 4.2.2 双机吊装系统直角转弯仿真案例分析54-57
• 4.3 多机系统仿真案例分析57-64
• 4.3.1 四机吊装系统直角转弯仿真案例分析57-60
• 4.3.2 六机吊装系统直角转弯仿真案例分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71

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