煤矿井下移动机器人运动规划方法研究

发布时间：2023-06-28 02:25

　　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...

【文章页数】：8 页

【文章目录】：
0 引言
1 运动规划方法
2 基于图搜索A*算法的路径规划
    2.1 开始搜索
    2.2 路径排序
    2.3 继续搜索
    2.4 仿真实验
3 基于Minimum Snap的轨迹生成
    3.1基于Minimum Snap的目标函数构建
    3.2连续性等式约束构建
    3.3光滑性等式约束构建
    3.4轨迹多项式求解
    3.5仿真实验
4 基于Corridor的轨迹优化
    4.1 基于Corridor的不等式约束构建
    4.2 时间分配调整
    4.3 仿真实验
    4.4 运动轨迹结果分析
5 基于Bezier Curve的轨迹优化
    5.1 Bezier Curve多项式建立
    5.2 约束条件构建
    5.3 仿真实验
6 结论



本文编号：3835792