多機(jī)器人路徑規(guī)劃與協(xié)作作業(yè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、在各種試探性應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn):對(duì)于復(fù)雜的環(huán)境、交錯(cuò)的作業(yè)任務(wù)，單體機(jī)器人有時(shí)顯得力不從心。于是，同時(shí)運(yùn)用多個(gè)單體機(jī)器人，通過(guò)多機(jī)器人之間的分工協(xié)作來(lái)完成任務(wù)的思路開(kāi)始出現(xiàn)。
　　相比于單體機(jī)器人，多機(jī)器人的協(xié)作具有諸多明顯的優(yōu)勢(shì):第一，多個(gè)機(jī)器人在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中可以分布式排列，增大作業(yè)空間和覆蓋范圍;第二，多個(gè)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)并行方式的作業(yè)，加快任務(wù)的完成速度;第三，多個(gè)機(jī)器人之間可以實(shí)現(xiàn)信息通信，建立局部到全局的信息網(wǎng)絡(luò);第四，多

2、個(gè)機(jī)器人之間的協(xié)同配合，有利于完成大型的復(fù)雜任務(wù)。
　　本文針對(duì)多機(jī)器人協(xié)作這一問(wèn)題展開(kāi)研究，開(kāi)展得具體工作如下:
　　第一，深入分析了基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃策略，明確了其存在兩個(gè)問(wèn)題:目標(biāo)不可達(dá)問(wèn)題，容易陷入局部極小陷阱問(wèn)題。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)斥力場(chǎng)函數(shù)進(jìn)行修正，增加各機(jī)器人之間的信息交流，進(jìn)而提出了改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法模型，有效地解決了多機(jī)器人的路徑規(guī)劃問(wèn)題。
　　第二，從齊次變換、旋轉(zhuǎn)變換的空間位置關(guān)

3、系的基本理論出發(fā)，對(duì)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)等理論進(jìn)行了深入的分析。在此基礎(chǔ)上，分析了三自由度機(jī)器人，構(gòu)建了其雅可比矩陣，并對(duì)其末端進(jìn)行了作業(yè)軌跡規(guī)劃分析，得出了其過(guò)渡時(shí)間、加速度曲線、速度曲線、位移曲線，為后續(xù)的多機(jī)器人協(xié)作作業(yè)奠定了運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)。
　　第三，在機(jī)器人路徑規(guī)劃、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、機(jī)器人作業(yè)軌跡規(guī)劃等研究的基礎(chǔ)上，對(duì)多機(jī)器人的協(xié)作作業(yè)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究。搭建多機(jī)器人協(xié)作平臺(tái)，完成重物抓取和重物搬運(yùn)等仿真試驗(yàn)，驗(yàn)