基于多机器人的H型钢火焰切割系统的路径规划研究

作     者：申国栋 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：洪鹰

授予年度：2010年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：多机器人 路径规划 切割机器人 

摘      要：具有多机器人的切割系统能够更好的发挥潜能,如何进行路径规划,使得各机器人在不发生碰撞的前提下尽可能同时工作,从而尽快完成切割任务,对于提高切割工作的效率具有非常重要的意义。 H型钢切割的路径规划并不是单纯的依靠数学方法,寻找一条时间最短的路径。由于系统配备多台切割机器人,因此在切割过程中涉及到了机器人碰撞的问题。同时,由于火焰切割自身的特点,在执行切割任务时,机器人的轨迹不能随意更改,因此给机器人的碰撞规避带来了相当大的难度。 本文在对火焰切割系统进行分析的基础之上,根据切割任务的特点和要求,确定采用时间延迟的方式作为碰撞规避的方法,进而确定了路径规划方案,将切割机器人的路径规划问题抽象成多维有约束最优化问题。首先对切割任务的路线进行了初步的规划,将切割任务分为了多个阶段,在切割路径段的基础上添加了辅助路径段和延迟段,生成机器人的路径序列。然后详细的研究了切割机器人间的碰撞关系,提出了对切割机器人进行碰撞检测的方法,以碰撞检测的结果为基础构建最优化问题的约束条件。然后应用VC++和MATLAB混合编程的方法,导入路线初步规划和碰撞检测的结果,通过调用MATLAB中的最优化函数,求得延迟时间,完成路径的全部规划。最后以切割HM588x300型号的A型端部为例进行了路径规划,并应用MATLAB对规划结果进行了仿真。