時間能量最優(yōu)的機(jī)場跑道異物處理機(jī)器人軌跡規(guī)劃.pdf

1、機(jī)場跑道異物是指在飛機(jī)起飛或者降落區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，并可能對飛機(jī)或機(jī)場系統(tǒng)造成損傷的不屬于原有跑道或者機(jī)場的外來物質(zhì)。大量的案例和實(shí)驗(yàn)表明機(jī)場跑道異物如果不及時處理會造成非常嚴(yán)重的危害。機(jī)場跑道異物主要具有復(fù)雜性及危害性大的特點(diǎn):復(fù)雜性是指其類型、形狀、體積及重量等都比較復(fù)雜及不確定;危害性大是大量的案例及實(shí)驗(yàn)都證明其對飛機(jī)、人員及機(jī)場系統(tǒng)的危害之大。機(jī)場跑道異物處理機(jī)器人必須及時的將異物從機(jī)場跑道或者機(jī)場系統(tǒng)收集并轉(zhuǎn)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(xué)基金資助項目（項目編號:51375519），本文提出的機(jī)場跑道異物處理機(jī)器人包括機(jī)器人移動底座及異物處理操作臂，以機(jī)場跑道異物處理機(jī)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(chǔ)，采用時間及能量消耗最優(yōu)建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對機(jī)場跑道異物處理機(jī)器人模型及其操作臂進(jìn)行研究。使異物處理機(jī)器人在多處異物間移動軌跡最優(yōu)，能及時到達(dá)異物點(diǎn)并進(jìn)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(jī)器人在多目標(biāo)下移動的效率，綜合分析影響到達(dá)異物點(diǎn)速度的各個因素，得出移動的路程是決定機(jī)場跑道異物處理機(jī)器人到達(dá)異物處的核心影響因素。首先建立異物的坐標(biāo)，在不考慮機(jī)器人載重能力的前提下通過運(yùn)用蟻群算法進(jìn)行軌跡規(guī)劃，然后結(jié)合實(shí)際使用的情況，考慮機(jī)器人對跑道異物的裝載能力以及機(jī)場跑道異物的危害性不同，進(jìn)行移動軌跡規(guī)劃。
　　(2)為了使機(jī)場跑道異物處理機(jī)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(xué)模型進(jìn)行了正解和逆解，通過對操作臂末端運(yùn)行軌跡進(jìn)行高階多項式插值，對末端運(yùn)行軌跡進(jìn)行優(yōu)化。
　　(3)通過Matlab仿真，實(shí)現(xiàn)在不考慮異物處理機(jī)器人載重能力的最優(yōu)移動軌跡，及考慮異物處理機(jī)器人載重能力以及考慮異物危害程度情況下機(jī)器人往返于異物處理中心及異物點(diǎn)之間的最優(yōu)軌跡。實(shí)現(xiàn)了整體移動距離最短，處理效率最高，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人整體移動過程中的時間能量最優(yōu)。
　　(4)通過Matlab