面向复杂巷道的排水沟清理机械臂智能运动规划方法

摘要

为解决煤矿巷道排水沟清理中机械臂运动规划面临的动态避障需求与运动平稳性要求之间的矛盾，创新性地提出一种状态估计-路径搜索-轨迹平滑的分层规划框架。首先，利用卡尔曼滤波融合环境感知与本体传感数据，实现对作业状态的可靠估计，为规划提供精准输入；其次，引入目标偏置采样与动力学约束校验的快速扩展随机树（RRT）算法，快速生成安全初径。核心创新环节在于设计了一种基于三次多项式插值的轨迹后处理方法，有效消除了RRT路径的节点突变，保障了运动连贯性和轨迹平滑。现场试验验证表明，该方法的规划结果在路径平滑度、跟踪精度及最终清理效果上均优于传统方法，为实现巷道排水沟的高效自动化清理提供了可靠的技术方案。

关键词

巷道排水沟 / 智能机械臂 / 机械臂作业 / RRT算法 / 三次多项式插值

基金资助

陕西小保当矿业有限公司研究项目（2022SMHKJ-C-89）