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基于多项式螺旋线的智能叉车路径规划研究

作者：申红娇,邱继红,徐方. 日期：2022-12-20/span> 浏览：550 查看PDF文档

基于多项式螺旋线的智能叉车路径规划研究*

申红娇1,2,3,邱继红1,2,4,徐方1,2,4

(1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳 110016;

2.中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳 110169;3.中国科学院大学,北京 100049;

4.沈阳新松机器人自动化股份有限公司,辽宁沈阳 110168)

摘要:针对智能叉车能否精确到达目标点的问题,设计了一种基于多项式螺旋线优化的路径规划算法。首先,分析了叉车的作业流程,明确了叉车路径规划的任务;然后,研究了叉车的运动学模型和多项式螺旋线的基本性质,利用多项式螺旋线的对称性、缩放性,将目标点变换至第一象限单位圆上,利用多项式系数的线性关系减少了优化变量的数目;考虑路径的起终点状态约束和叉车的运动学约束,构建了基于多项式螺旋线的曲率代价最小化目标函数;最后,在MATLAB环境中,通过选取23种典型规划场景对算法进行了仿真实验,并对实验结果进行了分析。研究结果表明:叉车路径满足起点和目标点的状态约束,符合叉车的作业需求;路径曲率符合叉车的运动学约束;该算法对规划起点的转向角无特殊要求,对于目标点横向距离和航向角偏差较大的场景仍然适用,该结果验证了该算法的可行性。

关键词:装卸机械;状态约束;运动学约束;叉车运动学模型;曲率代价最小化;目标函数;路径曲率

中图分类号:TH242;TP391.4文献标识码:A文章编号:1001-4551(2022)10-1477-07

本文引用格式:

申红娇,邱继红,徐方.基于多项式螺旋线的智能叉车路径规划研究［J］.机电工程,2022,39(10):1477-1483.

SHEN Hong-jiao, QIU Ji-hong, XU Fang. Path planning of intelligent forklift based on polynomial spiral line［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2022,39(10):1477-1483.