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适应多边形仓面的碾压机路径规划算法研究
| 论文题名： | 适应多边形仓面的碾压机路径规划算法研究 |
| 关键词： | 无人驾驶碾压机;路径规划;采样搜索;曲线插值;目标偏置 |
| 摘要： | 无人驾驶碾压机能够有效提高工程建设的质量、效率和安全性，降低机械能耗与项目成本。但是，由于碾压机铰接多刚体的结构特性和特定工作场景，根据工程需求定向开发功能算法，才能切实提高无人驾驶碾压机的应用价值。传统无人碾压机的仓面碾压规划形式单一，在变化的碾压环境里存在高约束、低效率等缺点。本文针对无人驾驶碾压机的路径规划问题进行了研究，并提出了一种适应多边形仓面的碾压机路径规划算法，主要内容包括： 1）搭建了无人驾驶碾压机路径规划平台。基于Visual Studio开发了碾压机路径规划系统，该系统的主要功能包括场地环境的搭建、碰撞校核、条带划分、转场路径规划、路径平滑后处理等。为了便于仿真实验的展开，还开发了地图、路径信息的数据存取功能。 2）开发了碾压机转场时避障路径规划算法。将采样搜索和曲线插值方法相结合，并融入了目标偏置策略，路径曲率约束和路径平滑后处理方法。对比原算法，将路径规划所需的计算时间降低了72.8%，生成路径的长度减少了12.6%。提出了碾压机穿行通道计算方法，将碰撞校核过程简化为了与障碍物保持固定距离，经验证穿行通道能够将车辆前进行驶过程中的车身顶点完全包围。 3）针对无人驾驶碾压机的多边形仓面碾压问题，从决策与规划层面出发，在限制与不限制车辆碾压方向的两种情况下提出了不同的条带分配策略，提高了多边形仓面的碾压效率。并利用曲线插值方法生成条带间的错距路径。经过仿真试验验证，本研究提出的方法能够将平均超碾率控制在26.0%以内，比传统方法效果提升了82.2%。 最终得出结论，本研究提出的路径规划算法能够高效且灵活的实现碾压机在转场、仓面碾压时的路径规划，提高了碾压机对工作场景的适应能力和作业潜力。 |
| 作者： | 姜克诚 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 谢辉;杜志斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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