基于空间避障的冗余度高空作业车轨迹规划

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1、硕士学位论文基于空间避障的冗余度高空作业车轨迹规划TrajectoryPlanningofAerialPlatformTruckwithRedundancyBasedonSpatialObstacleAvoidance学21004238大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究

2、所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王空闽垫瞳的五金廑直空笠些主垫迹趣划作者签名：—二堡∑型L——————一日期：—丝年—厶月‘L日大连理工大学硕士学位论文摘要百米级大型高空车是用于高层建筑救援与消防的起重举升专用设备，随着居民人身及设备财产安全的保障要求日益得到重视，越来越多的车辆被采购并装备。近年来在我国自主开发大型高空作业车的过程中，衍生出了众多待解决的关键技术，而顺应工程机械控制智能化的发展趋势，多关节冗余度臂架避障轨迹规划问题也应运而生。本文来源于大连理工大学多年来与各主机厂合作设计研发大高度

3、高空作业车进行的技术探索，从算法的角度提出了基于几何图形学、机器人运动学、启发式路径搜索以及变截面悬臂梁模型的高空作业车臂架避障规划方案。本论文主要工作和研究内容如下：(1)首先根据某百米级高空作业车的实际结构对多自由度的复合臂架系统进行参数化建模，列出了D．H参数与齐次变换矩阵。针对臂架和障碍物的关系，进行空间障碍物模型的简化，提出了空间包络球、有昴矩形平面、圆柱体障碍模型与臂架碰撞与避碰的几何规则。作为空间问题的特例，分析了平面内臂架与包络圆及线段障碍的避碰规则。(2)利用启发式的A毒算法在MATLAB中编写了相关程序，在四维关节构型空间内进行了路径搜索。通过算例进行

4、PTP路径规划数值仿真，验证了避障方法的实用可行。对于同时包含变幅转动关节与伸缩关节的高空车臂架系统的路径搜索方法的估价函数的设计进行了研究，得到了搜索点最少、搜索速度最快的寻优路径。得到了关节空间的位姿序列后，根据驱动伸缩油缸实际的速度条件，确定节点间每个关节最短运动时间，对位姿序列进行三次样条插值得到各关节的运动曲线，进行了最优时间规划。(3)借助PTP问题的思路，提出将特定路径视为障碍物边缘的方法，确定了始末点构型选取的原则，令臂架末端做沿特定路径的运动，实现了CP规划。并对凹图形采用分段选取始末点的方法，通过算例验证了轨迹跟踪的效果。(4)针对臂架在实际中大臂长作

5、业时发生的大挠度变形，研究了变截面组合臂的力学模型后对算法进行修改，并将考虑变形的规划结果与刚性臂架模型结果进行了对比。关键词：大型高空作业车；避障规划；A木算法；臂架变形TrajectoryPlanningofAerialPlatformTruckwithRedundancyBasedonSpatialObstacleAvoidanceAbstractAsaspecialequipmentofrescuingandfirefightingforhigharchitecture，aerialworkplatform(AWP)truckof100-meterlevelisp

6、urchasedandequippedwithanincreasingnum—berduetothegrowingrecognitionoftheimportanceofpeople’Slivesandpropertysafety．Numerouskeytechnologieshavebeenraisedduringtheself-developmentoflarge·scaledAWPforChinesemanufacturesovertheseyears．Inresponsetotheintelligentializedten-dencyforconstruction

7、machinery，trajectoryplanningtechnologyincaseofobstaclesformulti-jointboomwithredundancyemerges．RootinginthetechnicalexplorationoftheR&Dofthelarge-scaledAWPtruckincorpora-tionwiththedomesticmanufacturesforDUT，thisthesispresentsastrategyforobsta-cle—avoidancetrajector