一種移動機器人的路徑規(guī)劃與路徑跟蹤控制1朱常琳，馬浩全，郭光輝（蘭州鐵道學(xué)院機電與動力工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）控制及其實現(xiàn)。這種路徑規(guī)劃和路徑跟蹤控制并不只適用于水輪機轉(zhuǎn)輪這種大型工件，若在路徑規(guī)劃過程中，考慮具體加工對象的幾何外形的特點，對路徑規(guī)劃方法加以改造，同樣適合于其它特殊外形的幾何工件。
我國黃河水系的大、中型水力發(fā)電廠，由于黃河泥沙含量較高，水輪機轉(zhuǎn)輪在使用一段時間后，汽蝕、磨損十分嚴重。為保證生產(chǎn)安全、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，必須對水輪機轉(zhuǎn)輪進行及時的修復(fù)處理。水輪機轉(zhuǎn)輪是一種大型工件，轉(zhuǎn)輪葉面是三維連續(xù)曲面，形狀復(fù)雜，難于用普通的機械加工手段進行修復(fù)。目前，我國多數(shù)水電站采用修復(fù)技術(shù)是人工補焊，再由工人用砂輪手工打磨修平的方法。這種方法勢必加大工人的勞動強度、惡化工作環(huán)境，特別是在用砂輪打磨修平時，飛揚的金屬粉塵、高噪聲、高振動的惡劣條件將嚴重影響工人的身體健康，而且工作效率低、葉形修磨質(zhì)量得不到保證。郭光輝教授等人根據(jù)我國水電站的實際情況，提出了一種新穎的解決辦法，即對直徑大于4m的轉(zhuǎn)輪采用轉(zhuǎn)輪固定，用可行走車載修磨機械繞轉(zhuǎn)輪移動，對轉(zhuǎn)輪葉形逐一修復(fù)。該修磨設(shè)備成功代替工人手工勞動，從根本上改善了工人的勞動環(huán)境，提高了工作效率和葉形修磨質(zhì)量。在進行水輪機葉片修磨時，首先根據(jù)需要加工的葉片位置，確定修磨機器人的最佳工作位置，移動機器人根據(jù)此最佳工作位置（即移動機器人的目標位置）和傳感器系統(tǒng)聯(lián)合提供的位姿信息，進行路徑規(guī)劃，然后對規(guī)劃好的路徑進行跟蹤控制，最終達到最佳的加工位姿，以進一步提高加工效率。
1系統(tǒng)原理本系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)原理如所示。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖由可以看出，整個系統(tǒng)以一臺pc-586為核心，它接收兩臺ccd攝像機和一塊高速圖像采集卡采集并經(jīng)過一臺pc-586處理的圖像信息，得出加工對象車體的位姿信息，并與mcs51單片機系統(tǒng)通過串行口通信送來的車體的位姿信息相融合，進行路徑規(guī)劃，并依據(jù)規(guī)劃好的路徑分解成車體的控制信息，并通過串行口將控制命令傳遞給直接控制車體行走的mc-51單片機系統(tǒng)。以mc-51單片機為核心的子系統(tǒng)接收監(jiān)控級計算機pg586控制命令并按一定的控制方法對車體的方向和速度進行控制，同時通過安裝在車體兩后輪上的光電編碼器的信息經(jīng)過積分得到車體的現(xiàn)時位姿，并將現(xiàn)時位姿信息傳遞給決策級計算機進行融合，以提高決策的可靠性及精度。
2路徑規(guī)劃2.1路徑規(guī)劃方案（10）此為線性定常系統(tǒng)，對于線性定常系統(tǒng)可以設(shè)計控制量y使z鎮(zhèn)定到0此處取：其中，ki，k2分別為正常數(shù)對應(yīng)的原微分方程的解為當式（13）的兩個根n，r2為兩個不相等的實根時：z即r1時：z對于以上任何一種情況‘主要保證k1，k2為正常數(shù)，則以上三種情況下的微分方程的解都是衰減的’當t―0，―0，意味著小車的位置收斂到期望路徑上，且其運動方向為期望路徑的切線方向其衰減的速度由k1，k2共同決定，僅僅從數(shù)學(xué)求解微分的角度而言，k1，k2取得越大，z―0和40的衰減速度越快，即小車能以更快的速度收larctan.北京：清華大學(xué)出版社，1996.任永益。關(guān)于自動導(dǎo)引車最優(yōu)控制的設(shè)計?？刂评韽埩⒚鳌Ｒ曈X導(dǎo)航中的路徑生成與跟蹤。組合機床與自動化加工技術(shù)，1996，（6）：34-39.孫建?；?86微機的機器人多級控制系統(tǒng)設(shè)計中通訊的實現(xiàn)。組合機床與自動化加工技術(shù)，1996，鄭志強，李春。裝備紅外探測系統(tǒng)的移動機器人實時避障。中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，（專輯）：9-楊煥明。立體視覺在輪式移動機器人導(dǎo)航與監(jiān)測中的應(yīng)用。蘭州：蘭州鐵道學(xué)院，1999.黃一夫。微型計算機控制技術(shù)。北京：機械工業(yè)出王士兀。c語目高級實用編程技術(shù)。北京：清華大學(xué)出版社，1996. 1：2002-基金項目：甘肅省自然科學(xué)基金資助項目（zr-◎朱常琳泣969-女湖南雙峰人講師，潛士ic
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|