時間能量最優(yōu)的機場跑道異物處理機器人軌跡規(guī)劃.pdf

1、機場跑道異物是指在飛機起飛或者降落區(qū)域內出現(xiàn)，并可能對飛機或機場系統(tǒng)造成損傷的不屬于原有跑道或者機場的外來物質。大量的案例和實驗表明機場跑道異物如果不及時處理會造成非常嚴重的危害。機場跑道異物主要具有復雜性及危害性大的特點:復雜性是指其類型、形狀、體積及重量等都比較復雜及不確定;危害性大是大量的案例及實驗都證明其對飛機、人員及機場系統(tǒng)的危害之大。機場跑道異物處理機器人必須及時的將異物從機場跑道或者機場系統(tǒng)收集并轉移，因此處理及時性是必須

2、要保障的參數(shù)。本課題來源于國家自然科學基金資助項目（項目編號:51375519），本文提出的機場跑道異物處理機器人包括機器人移動底座及異物處理操作臂，以機場跑道異物處理機器人為研究對象，以蟻群算法及高階多項式插值理論為基礎，采用時間及能量消耗最優(yōu)建立優(yōu)化目標函數(shù)，對機場跑道異物處理機器人模型及其操作臂進行研究。使異物處理機器人在多處異物間移動軌跡最優(yōu)，能及時到達異物點并進行處理;同時操作臂末端軌跡光滑平順，具有時間及能量消耗低的特性。<

3、br>　　本文主要做了以下研究工作:
　　(1)為了提高機器人在多目標下移動的效率，綜合分析影響到達異物點速度的各個因素，得出移動的路程是決定機場跑道異物處理機器人到達異物處的核心影響因素。首先建立異物的坐標，在不考慮機器人載重能力的前提下通過運用蟻群算法進行軌跡規(guī)劃，然后結合實際使用的情況，考慮機器人對跑道異物的裝載能力以及機場跑道異物的危害性不同，進行移動軌跡規(guī)劃。
　　(2)為了使機場跑道異物處理機器人操作臂末端處理異

4、物時軌跡連續(xù)平滑，時間能量最優(yōu)，對操作臂數(shù)學模型進行了正解和逆解，通過對操作臂末端運行軌跡進行高階多項式插值，對末端運行軌跡進行優(yōu)化。
　　(3)通過Matlab仿真，實現(xiàn)在不考慮異物處理機器人載重能力的最優(yōu)移動軌跡，及考慮異物處理機器人載重能力以及考慮異物危害程度情況下機器人往返于異物處理中心及異物點之間的最優(yōu)軌跡。實現(xiàn)了整體移動距離最短，處理效率最高，實現(xiàn)了機器人整體移動過程中的時間能量最優(yōu)。
　　(4)通過Matlab