挖掘机器人工作装置作业运动规划技术研究
| 致谢 | 第4-5页 |
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第10-21页 |
| 1.1 课题研究背景和意义 | 第10-11页 |
| 1.2 挖掘机器人整体发展现状 | 第11-14页 |
| 1.3 挖掘机器人作业规划研究现状 | 第14-18页 |
| 1.3.1 任务规划研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3.2 运动规划研究现状 | 第16-18页 |
| 1.4 本文主要内容和框架 | 第18-21页 |
| 2 挖掘机器人工作装置运动学建模 | 第21-31页 |
| 2.1 挖掘机器人运动学模型 | 第21-29页 |
| 2.1.1 运动学空间划分 | 第21页 |
| 2.1.2 关节空间和位姿空间的转换 | 第21-24页 |
| 2.1.3 关节空间和驱动空间的转换 | 第24-28页 |
| 2.1.4 关节空间和检测空间的转换 | 第28页 |
| 2.1.5 铲斗末端速度分析 | 第28-29页 |
| 2.2 挖掘机的运动极限 | 第29-30页 |
| 2.3 小结 | 第30-31页 |
| 3 挖掘机器人避障路径规划 | 第31-61页 |
| 3.1 避障路径规划方案 | 第31-35页 |
| 3.1.1 路径规划任务 | 第31页 |
| 3.1.2 环境障碍建模 | 第31-34页 |
| 3.1.3 挖掘机器人避障规则 | 第34-35页 |
| 3.2 基于人工势场和粒子群的避障路径规划方法 | 第35-48页 |
| 3.2.1 人工势场算法 | 第35-39页 |
| 3.2.2 粒子群算法 | 第39-41页 |
| 3.2.3 基于联合算法的路径规划模型 | 第41-44页 |
| 3.2.4 联合算法流程 | 第44-48页 |
| 3.3 路径规划仿真 | 第48-57页 |
| 3.3.1 仿真与对比分析 | 第48-53页 |
| 3.3.2 避障规则仿真 | 第53-56页 |
| 3.3.3 多障碍物空间仿真 | 第56-57页 |
| 3.4 路径平滑 | 第57-60页 |
| 3.4.1 B样条曲线平滑法 | 第57-59页 |
| 3.4.2 曲线平滑实例仿真 | 第59-60页 |
| 3.5 小结 | 第60-61页 |
| 4 挖掘机器人工作装置轨迹规划 | 第61-84页 |
| 4.1 轨迹规划方案 | 第61-64页 |
| 4.1.1 轨迹规划空间 | 第61-62页 |
| 4.1.2 轨迹规划策略 | 第62页 |
| 4.1.3 规划流程 | 第62-64页 |
| 4.2 轨迹规划方法 | 第64-73页 |
| 4.2.1 铲斗姿态角控制 | 第64-65页 |
| 4.2.2 自适应插补步长 | 第65-68页 |
| 4.2.3 路径离散算法 | 第68-70页 |
| 4.2.4 轨迹插补流程 | 第70-73页 |
| 4.3 轨迹规划仿真 | 第73-83页 |
| 4.3.1 运动约束 | 第73-76页 |
| 4.3.2 挖掘工况仿真 | 第76-79页 |
| 4.3.3 给定控制点的工况仿真 | 第79-83页 |
| 4.4 小结 | 第83-84页 |
| 5 挖掘机器人试验样机平台设计与搭建 | 第84-99页 |
| 5.1 挖掘机器人硬件平台 | 第84-87页 |
| 5.1.1 动力液压系统 | 第84-85页 |
| 5.1.2 角度传感器 | 第85-86页 |
| 5.1.3 激光雷达 | 第86页 |
| 5.1.4 USB-CAN通讯模块 | 第86页 |
| 5.1.5 手柄及电控箱 | 第86-87页 |
| 5.2 挖掘机器人软件平台 | 第87-91页 |
| 5.2.1 软件系统结构 | 第88-89页 |
| 5.2.2 挖掘机器人仿真模型 | 第89-90页 |
| 5.2.3 数据通讯模块 | 第90页 |
| 5.2.4 运动规划模块 | 第90-91页 |
| 5.3 运动规划实验 | 第91-98页 |
| 5.3.1 水平挖掘 | 第91-93页 |
| 5.3.2 土堆平整 | 第93-96页 |
| 5.3.3 避障实验 | 第96-98页 |
| 5.4 小结 | 第98-99页 |
| 6 总结与展望 | 第99-101页 |
| 6.1 总结 | 第99-100页 |
| 6.2 展望 | 第100-101页 |
| 参考文献 | 第101-106页 |
