移動(dòng)無(wú)人生物安全實(shí)驗(yàn)室機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和在線避障研究.pdf

1、非典型肺炎(SARS)和高致病性禽流感使得政府和國(guó)人都認(rèn)識(shí)到我國(guó)在生物安全領(lǐng)域面臨的嚴(yán)峻形勢(shì);2014年世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)表數(shù)據(jù)顯示埃博拉出血熱疫情肆虐西非三國(guó)，引發(fā)全世界對(duì)生物安全前所未有的高度重視;以腸出血性大腸埃希菌為代表的食源性病原微生物引起的食源性疾病成為全球食品安全的核心問題，換言之，生物安全問題已經(jīng)成為人類不容忽視的身邊問題。而上述問題關(guān)鍵的病原體分離檢測(cè)信和息獲取就需要在生物安全實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，但目前固定建筑式生物安全

2、實(shí)驗(yàn)室存在無(wú)法及時(shí)機(jī)動(dòng)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)、第一時(shí)間原位開展病原體分離檢測(cè)，更難以避免樣本轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可能污染等問題;移動(dòng)生物安全實(shí)驗(yàn)室可以避免上述問題，但是基于保障操作人員安全而設(shè)計(jì)的防護(hù)措施導(dǎo)致其體積龐大、功耗過大、工作時(shí)間短、造價(jià)昂貴、機(jī)動(dòng)性差等缺點(diǎn)。綜上，本文基于機(jī)器人和人工智能技術(shù)開展“移動(dòng)無(wú)人生物安全實(shí)驗(yàn)室”研究。
　　本文旨在滿足高致病性微生物現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)際需求、在廣泛查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)生物安全實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地采用

3、無(wú)人智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念開展了移動(dòng)無(wú)人生物安全實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)針對(duì)無(wú)人生物安全實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜操作的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)多自由度(不小于6)高可靠性工業(yè)級(jí)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和在線避障技術(shù)進(jìn)行研究。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.提出了基于生物安全實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)規(guī)范、采用無(wú)人智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的移動(dòng)無(wú)人生物安全實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)方案，研究了基于D-H模型的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、適配于生物安全實(shí)驗(yàn)的內(nèi)部?jī)x器布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
　　2.

4、建立了無(wú)人生物安全實(shí)驗(yàn)室機(jī)械臂和儀器設(shè)備的包圍盒樹包絡(luò)模型，進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境的碰撞分析，提出了基于包圍盒樹包絡(luò)模型的碰撞判定算法。
　　3.提出了約束機(jī)械手姿態(tài)的隨機(jī)概率路圖(CMO-PRM，Constrained ManipulatorOrientation-Probabilistic Roadmap)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，完成了基于CMO-PRM算法的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)路線規(guī)劃程序編寫。
　　4.提出有限退避快速擴(kuò)展隨機(jī)樹(RL-RR