基于区域行进策略的飞机油箱检查机器人路径规划算法

《基于区域行进策略的飞机油箱检查机器人路径规划算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于区域行进策略的飞机油箱检查机器人路径规划算法摘要：针对类似于飞机油箱环境中连续型机器人的路径规划问题，设计基于区域行进策略的路径规划算法，结合机器人本体结构约朿规划到达油箱内任意给定目标点的路径。连续型机器人具有运动灵活性，但超冗余自由度导致了三维空间规划的多解性，增加了算法的复杂度。采用降低维度的方式，通过将三维空间转化为二维平面进行规划，降低了算法的时间复杂度。将飞机油箱的单舱划分为两个区域，根据日标点所处区域位置确定规划策略。最后，基于Matlab对所提算法进行仿真，实验结果验证了算法的可行性和有效性。关键词：飞机油箱；连

2、续型机器人；路径规划；降低维度；区域行进策略中图分类号：TP242；TP18文献标志码：AAbstract：Togetapathforacontinuumrobotintheenvironmentliketheaircraftfueltank,apathplanningalgorithmbasedonregionaladvaneestrategywasproposed.Bycombiningwiththemechanicalconstraintsoftherobot,themethodcouldensurethatarbitrary

3、pointscanbereachedinthesinglecabin.Withtheflexibilityofmovement,butthehyperredundantfreedomdegreeofthecontinuumrobotbringsaboutboththemultiplepathsolutionsinthreedimensionalspaceandhightimecomplexity.Theapproachbasedondimensionreduction,whichistransformingtheplanningin

4、threedimensionalspaceintothatintwodimensionalplane,waspresentedtoreducethecomputingcomplexity・Thesinglecabinoftheaircraftfueltankwasdividedtotworegions,andtheplanningstrategywasdeterminedbytheregionallocationofthetargetpoint.Finally,theMatlabsimulationexperimentswereca

5、rriedout,andthepracticabilityandeffectivenessoftheproposedmethodwereverified・Keywords：aircraftfuellank；continuumrobot；pathplarming；dimensionreduction；regionaladvancestrategy0引言目前，在民航机务维修中，油箱检查作业采用人工方式进行，针对飞机油箱渗漏点的检查［1-2］,比较有效的检查方法有负压法［3］和吹气法［4］0然而，无论采用负压法还是吹气法，由于油箱内部长时

6、间浸油，即使排空后有毒气体浓度依然很高。因此，人工方式检查油箱具有危险性高等特点。1999年，Robinson等［5］提出连续型机器人(ContinuumRobot)概念。与离散型机器人不同，连续型机器人为“无脊椎”的柔性结构，具有良好的弯曲性能,可以柔顺而灵活地改变自身的形状。具有超冗余自由度的连续型机器人对类似飞机油箱等空间约束较为严格的工作环境具有较强的适应能力。目前，各国人员对连续型机器人进行了一定的研究。Simaan等［6-7］研制了一种利用绳索驱动的喉咙微创手术。采用微分方法建立了运动学模型，建模方法复杂。Walker等

7、［8］研制了采用气压支撑来保持形状四线驱动的连续型机器人AirOctor,利用修正的DH方法分析了机器人运动学，分析结果不够直观。Chen等［9-10］研制了一种利用气压驱动的结肠镜末端连续型装置ColoBot,在轮廓重构物体三维模型的基础上提出了形状检测算法。Choi等［11］研制一种利用弹簧作为支架、利用绳索驱动的内窥镜机器人；胡海燕等［12-13］研制了采用绳索驱动肠道内窥镜机器人，采用驱动电机外置方式，通过几何分析的方法，建立了机器人运动学模型；结合肠道数学模型，釆用牛顿法求取关节和度。釆用牛顿法计算关节角度时间复朵度大，推

8、广到多关节控制因难。综上所述，目前针对连续型机器人的路径规划研究较少，但通常算法繁琐，计算复杂度高。因此，根据飞机油箱环境出发，基于降维和区域行进策略，研究路径生成算法，从而能为连续型机器人代替机务人员完成油箱检查作业服务［14］o1