本文關鍵詞：基于改進RRTConnect的移動式起重機動作序列規(guī)劃研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,大型起重機吊裝行業(yè)迅猛發(fā)展,超大型吊裝日漸普遍,推動了用于輔助吊裝方案設計人員快速有效制定作業(yè)方案的計算機輔助吊裝仿真技術的廣泛應用,而現(xiàn)存的仿真工具在吊裝動作序列規(guī)劃上的低效性問題也日益突出。本文重點研究了基于隨機采樣思想的高自由度動作搜索算法——RRTConnect,針對其在動作規(guī)劃中因樹生長缺乏方向性、所得路徑迂回嚴重、平滑性較差而導致路徑代價大、規(guī)劃時間長、路徑質量差的問題,提出了一種新型的算法用于起重機的動作序列規(guī)劃。算法通過在采樣策略、代價度量方式等方面的改進以及對既得路徑的平滑處理,使隨機采樣具有了特定的方向性,從而能在給定的吊裝環(huán)境中根據(jù)被吊物的初始和就位位置規(guī)劃出一條安全、無碰撞的、滿足起重性能約束的、相對平滑的高質量可行動作序列。并且,本文將研究成果嵌入課題組的吊裝仿真平臺,通過幾個作業(yè)案例驗證了所提方法的高效性。本文首先對目前吊裝仿真軟件及動作規(guī)劃算法存在的問題進行研究,分析其優(yōu)點與不足,在發(fā)揚優(yōu)點、盡量克服不足的基礎上,依據(jù)改善仿真效果、提高算法性能的思路設定研究內容,組織文章結構。然后,作為研究算法與完善仿真平臺的基礎,本文對移動式起重機的作業(yè)原理進行分析。定義了吊裝系統(tǒng)的剛體模型、位姿表達向量、位姿變換矩陣、動作代價度量函數(shù)等,進而建立了求解起重機吊裝動作序列規(guī)劃問題的完整數(shù)學模型。并且,本文對吊裝過程中存在的起重性能約束、非完整性運動學約束、碰撞約束、單封閉鏈約束等各項約束的處理思路進行了介紹,保障了仿真的真實性。進而,本文提出了一種新型的基于隨機采樣的樹生長算法�；跈E球模型的采樣策略的應用,使隨機樹的擴展具有了一定的方向性,縮減了初始點到達目標點的時間,大大提高了動作規(guī)劃的效率。接著,我們提出了一種考慮動作安全度的序列平滑算法,通過定義一種帶優(yōu)先級系數(shù)的代價度量函數(shù)以及基于節(jié)點增強法的序列平滑算法的應用,盡量避免了危險動作的執(zhí)行。同時,使所得序列盡量平滑,從而幫助我們規(guī)劃出一條從起始狀態(tài)到就位狀態(tài)的安全、無碰撞的高質量動作序列。最后,通過對仿真平臺下幾個吊裝案例的介紹,驗證了所提算法的效率和性能。
【關鍵詞】：起重機吊裝 動作規(guī)劃 RRTConnect 吊裝仿真 位姿空間
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 問題的提出9-11
• 1.1.1 吊裝工程行業(yè)發(fā)展9
• 1.1.2 計算機輔助起重機吊裝動作序列規(guī)劃9-10
• 1.1.3 吊裝動作序列規(guī)劃10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 計算機輔助吊裝仿真研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 吊裝動作序列規(guī)劃研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題研究意義及主要研究內容14-16
• 1.4 論文的研究思路和組織結構16-17
• 2 吊裝動作序列規(guī)劃數(shù)學模型17-32
• 2.1 起重機吊裝作業(yè)原理17-18
• 2.2 吊裝動作序列規(guī)劃數(shù)學模型18-26
• 2.2.1 剛體模型18-20
• 2.2.2 吊裝系統(tǒng)位姿表達20-23
• 2.2.3 吊裝系統(tǒng)位姿變換23-24
• 2.2.4 動作序列代價度量24-25
• 2.2.5 吊裝動作序列規(guī)劃數(shù)學模型25-26
• 2.3 吊裝過程中的約束處理26-31
• 2.3.1 起重機自身性能約束處理26-27
• 2.3.2 非完整性運動學約束處理27-29
• 2.3.3 免碰撞約束處理29-30
• 2.3.4 單閉環(huán)約束處理30-31
• 2.4 本章小結31-32
• 3 基于RRTConnect-NS的動作序列規(guī)劃32-50
• 3.1 RRTConnect算法介紹與分析32-36
• 3.1.1 RRT算法介紹與分析32-33
• 3.1.2 RRTConnect算法介紹與分析33-36
• 3.2 基于RRTConnect-NS的動作序列規(guī)劃36-42
• 3.2.1 RRTConnect-NS算法改進策略36-41
• 3.2.2 基于RRTConnect-NS的動作序列規(guī)劃流程41-42
• 3.3 基于RRTConnect-NS的動作序列規(guī)劃性能測試42-49
• 3.3.1 案例一43-46
• 3.3.2 案例二46-49
• 3.4 本章小結49-50
• 4 考慮動作安全度的序列平滑算法50-60
• 4.1 考慮動作安全度的序列平滑算法50-54
• 4.2 算法測試54-58
• 4.2.1 案例一54-57
• 4.2.2 案例二57-58
• 4.3 本章小結58-60
• 結論60-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況66-67
• 致謝67-68

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王欣;易懷軍;吳迪;王殿龍;孫吉勝;;一種基于逆向求解的雙機吊裝動作規(guī)劃方法[J];大連理工大學學報;2015年02期

2 任衛(wèi)軍;張磊;朱長建;;基于作業(yè)環(huán)境的輪式起重機吊裝方案實時優(yōu)化設計[J];機械設計與制造;2015年06期

3 席行飛;李彥明;柳忠濤;;雙履帶起重機自動協(xié)調吊裝人機系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J];機電一體化;2014年12期

4 張博;曹旭陽;王殿龍;;橋式起重機運行系統(tǒng)自動控制方法及仿真實現(xiàn)[J];機械設計與制造;2015年10期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐U_蕾;未知環(huán)境下移動智能體自主導航研究[D];中國海洋大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 易懷軍;一種基于逆向求解的雙機吊裝動作規(guī)劃研究[D];大連理工大學;2014年

  本文關鍵詞：基于改進RRTConnect的移動式起重機動作序列規(guī)劃研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：415929