為提高工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的平滑性,提出了一種基于A*算法和三次樣條函數(shù)的路徑規(guī)劃方法。首先建立空間障礙物3維模型,應(yīng)用A*算法規(guī)劃出在障礙物環(huán)境下的可行路徑。然后以該路徑的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),建立三次樣條插值函數(shù),生成平滑的機(jī)械臂避障路徑。最后通過(guò)實(shí)例對(duì)關(guān)節(jié)不同時(shí)刻的位移、速度、加速度的仿真和對(duì)比,結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2019,35(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

托輥摩擦系數(shù)分析圖▲

▲圖8托輥摩擦系數(shù)分析圖▲圖9托輥摩擦系數(shù)分析圖表3計(jì)算結(jié)果參數(shù)DIN模擬摩擦系數(shù)f測(cè)試模擬摩擦系數(shù)f帶寬/mm18001800運(yùn)距/m65506550帶速/(m·s－1)55物料/(kg·m－3)原煤950原煤950運(yùn)量/(t·s－1)42004200模擬摩擦系數(shù)0．0250．0168膠帶強(qiáng)度PVG2500PVG2500功率3994．693195．75節(jié)省能耗—100萬(wàn)4結(jié)論通過(guò)對(duì)大帶寬、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)模擬摩擦系數(shù)測(cè)試與運(yùn)行能耗計(jì)算，得到以下結(jié)論。(1)研制了一種測(cè)試托輥模擬摩擦系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，能在不同帶寬、帶速、托輥直徑、托輥間距等多參數(shù)條件下對(duì)模擬摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)試，該試驗(yàn)臺(tái)的研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，為帶式輸送機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了試驗(yàn)依據(jù)。(2)通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得模擬摩擦系數(shù)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17119/GB10595降低了5%至10%，整機(jī)計(jì)算功率可降低20%，總成本可下降近100萬(wàn)，達(dá)到降低電機(jī)功率、減小拉緊力、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)［1］楊彩紅，張東生，王俊光，等．承載段輸送帶壓陷阻力理論研究［J］．機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2017(10):42－48．［2］楊彩紅，毛君，李春林．輸送帶壓陷阻力的研究［J］．煤炭學(xué)報(bào)，2010(1):149－153．［3］張海平，李軍霞，黃鎮(zhèn)，等．帶式輸送機(jī)輸送帶摩擦學(xué)行為研究［J］．煤炭工程，2016，48(2):109－111．［4］王玉超，林福嚴(yán)，袁文明，等．帶式輸送機(jī)托輥旋轉(zhuǎn)阻力研究［J］．煤礦機(jī)械，2015，36(4):78－82．［5］苗宇洋．管狀帶式輸送機(jī)運(yùn)行阻力的分析與研究［J］．中國(guó)機(jī)械，2014，23:49－50．［6］毛君，楊彩紅．帶式輸送機(jī)彎曲變形阻力理論研究［J］．力學(xué)與實(shí)踐，2009，31(4):45－48．［7］杜錫剛，韓剛．圓管帶式輸

媸蕩?巰嗟齲?聳鋇?A*算法就不會(huì)拓展額外的節(jié)點(diǎn)，從而提高了算法的搜索速率。本文中估算函數(shù)h(n)為機(jī)械臂末端位置與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離，即h(n)=(xn－xd)2+(yn－yd)2+(zn－zd)槡2(3)A*算法對(duì)避障路徑搜索的過(guò)程中需要建立和維護(hù)兩張表，開啟列表open表和關(guān)閉列表closed表。open表中存放著未擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，也就是下一步要進(jìn)行搜索的節(jié)點(diǎn);closed表保存從open表中取出的適合機(jī)械臂避障路徑要求的節(jié)點(diǎn)�；贏*算法機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃流程如圖2所示�！鴪D2基于A*算法機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃流程圖3三次樣條插值函數(shù)的構(gòu)造機(jī)械臂在實(shí)際工作中，為避免機(jī)械臂在急速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)磨損，激起機(jī)械臂共振，就要保證位移、速度、加速度曲線的平滑性。首先取出A*算法在障礙模型中搜尋的路徑節(jié)點(diǎn)，即關(guān)閉列表closed表中的節(jié)點(diǎn)，然后選擇關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間的線段使用三次樣條函數(shù)平滑優(yōu)化。三次樣條函數(shù)定義:將區(qū)間［a，b］劃分為數(shù)個(gè)區(qū)間:a=xo，x1，…，xn=b，三次樣條函數(shù)s(x)滿足以下條件:(1)s(x)在每個(gè)區(qū)間［xi－1，xi］是一個(gè)三次多項(xiàng)式;(2)s(x)在每一個(gè)內(nèi)接點(diǎn)xi(i=1，2，…，n－1)上具有直到二階的連續(xù)導(dǎo)數(shù)，即s(x)∈C2［a，b］;(3)s(x)在所有節(jié)點(diǎn)滿足s(xi)=yi(i=1，2，…，n);由于s(x)在每個(gè)子區(qū)間［xi－1，xi］上的次數(shù)是不超過(guò)三次的多項(xiàng)式，故二階導(dǎo)數(shù)s″(xi)是線性函數(shù)，對(duì)s″(xi)=Mi和s″(xi+1)=Mi+1進(jìn)行線性插值，得到s″(x)=xi+1－xdiMi+x－xidiMi+1(4)式中:di=x

【參考文獻(xiàn)】：
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