塔式起重机路径规划与三维虚拟吊运方法

彭自强; 贺子文; 梁莹; 俞栋华; 吴金池; 王乾坤

doi:10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2025.0050

广西大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (01) : 50 -59. DOI: 10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2025.0050

塔式起重机路径规划与三维虚拟吊运方法

彭自强, 贺子文, 梁莹, 俞栋华, 吴金池, 王乾坤

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摘要

针对快速扩展随机树算法路径点杂乱、搜寻效率低的缺点，提出一种适用于吊运路径规划的改进快速扩展随机树算法：引入概率偏向系数，基于代价函数对路径树结构父子节点重构布线，迭代得到渐进最优的规划路径；建立裁剪函数，规划路径生成后，参考路径的代价值动态剔除代价值更大的节点；最后基于贪心算法思想，剔除可行规划路径的冗余节点。基于数字化工程环境、吊运任务和塔机运动模型三要素，在Unity3D平台建立虚拟吊运方法，用三维建筑信息模型(BIM)描述数字化建造环境，吊运任务定义目标和碰撞检测参数，按真实参数建立的塔机运动模型负责完成动作转换和执行。仿真实验结果表明：改进算法的平均采样点数仅为RRT*算法的23.8%,平均路径点数仅为RRT*算法的50%左右，路径长度较对照算法有所缩短。塔机在接近工程现场的虚拟环境中，利用改进RRT算法，自主搜寻更优避障路径，完成虚拟自主吊运，证明了方法可行性。