钢筋绑扎机器人平面顺序全覆盖路径规划

摘要

针对钢筋绑扎作业中钢筋平面稳定性对绑扎顺序的要求，提出一种绑扎优先级感知神经网络融合基于A^*死区逃逸策略的顺序全覆盖路径规划方法.首先，依据钢筋平面和绑扎机器人的结构特点，构建钢筋平面的栅格地图.随后，在考虑绑扎顺序约束、障碍规避以及机器人结构限制对路径可行性影响的基础上，提出一种目标重构的优先感知神经网络路径规划策略.为解决规划陷入局部死区的问题，进一步将基于A^*的死区逃逸策略引入规划框架，实现实时逃逸与路径自适应调整.最后，为定量评估路径规划算法在钢筋绑扎作业中的综合性能，构建了一套面向钢筋平面的评价指标体系，其中，钢筋平面稳定性基于扰动扩散–耗散模型进行表征，通过分析扰动能量在钢筋平面中的传播与衰减行为来反映其整体稳定性.为验证本文方法的鲁棒性和优越性，引入多种经典的覆盖规划算法进一步对比，仿真结果表明，该方法在保证施工顺序合理性的同时降低路径重复率，并且使钢筋平面稳定性提升30%以上，显著提升了钢筋平面的整体稳定性.多场景实体实验进一步验证了所提方法在自动钢筋绑扎作业中的普适性与工程可行性.

关键词

钢筋绑扎机器人 / 顺序全覆盖规划 / 避障规划 / 死区逃逸 / 钢筋平面稳定性

基金资助

甘肃省教育厅产业支撑计划项目(2025CYZC-023); 甘肃省交通运输厅科研项目(2024-14); 兰州市2024年青年科技人才创新项目(2024-QN-112)