[发明专利]一种适用于船舱无人推耙机路径规划方法

说明书

一种适用于船舱无人推耙机路径规划方法，包括：第一步区域推耙：应对舱内存在大量煤堆的工况，采用目标点控制区域遍历算法，遍历整个推耙区域，将煤堆聚拢到堆煤处。第二步区域内点对点：应对舱内残余些许煤堆的工况，采用改进dubins规划算法，将煤堆聚拢到堆煤处。此规划方案使推耙机的路径规划具有良好的鲁棒性且有效的提高了推耙机作业的灵活性，提高了推耙机完成作业的效率。

技术领域

本发明涉及推耙机作业路径规划方法技术领域，具体是一种适用于船舱自动推耙机路径规划方法的实现，针对船舱环境推耙机的工作任务和推耙机的机械特性，设计了先区域遍历后单点遍历的路径规划模式，可以有效保证推耙机工作的高效性。

背景技术

我国是煤矿生产和消耗大国，在许多地方都需要使用和消耗大量的煤矿，港口作为煤炭运输的中转站对煤炭运输起着重要作用。在港口作业中，货轮停靠在码头，一般使用卸船机将船舱中的煤抓出。由于船舱顶部挡板和卸船机工作范围的限制，使得卸船机只能抓取船舱中间区域的煤堆。剩余的煤堆往往堆集在船舱的顶部挡板之下，附着在船舱的两壁。此时需要用吊机将推耙机放入船舱中，人工驾驶推耙机将煤堆归拢到船舱中间，再使用卸船机的抓斗抓取剩余的煤堆。

目前推耙机的作业基本采用人工驾驶，操作人员需要深入船舱底部，驾驶推耙机将船舱四周的煤堆聚拢到船舱的中间区域，再由卸船机进行抓取。为了加快卸煤速度，驾驶人员需要夜以继日地作业。船舱内的工作环境恶劣，空气质量差，工作环境嘈杂，长期在这种恶劣的环境下工作会对人体健康造成极大的损害。另一方面船舱内粉尘弥漫，可见视野差，驾驶人员无法准确的行驶到目标推耙区域，工作效率大打折扣。

为了解决以上问题本发明提出了一种适用于船舱无人推耙机路径规划方法，针对船舱内推耙机的工作任务和无人推耙机的机械特性设计了先区域遍历后单点遍历的路径规划模式，保证推耙机可以准确的到达目标点完成作业，提高了工作效率。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种适用于船舱无人推耙机路径规划方法。

本发明为解决无人推耙机路径规划问题所采用的技术方案是：

一种适用于船舱无人推耙机路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1，区域推耙：针对舱内存在大量煤堆的工况，采用目标点控制区域遍历算法，遍历整个推耙区域，将煤堆聚拢到堆煤处，具体包括：

步骤1-1：将旋转中心作为推耙机的位姿点；使用一个3*1的列向量表示目标点的位置，在不同的坐标系下，表示位置的列向量不同。通过下述公式将目标点变换到车辆坐标系下；

P^c，P^w分别代表目标点在车辆坐标系和世界坐标系下的位姿表示，均为3*1的列向量。是一个3*3的旋转矩阵代表世界坐标系到车辆坐标系的旋转变换，P^c_w是一个3*1的列向量表示世界坐标系的原点在车辆坐标系的位置。

步骤1-2：控制器接受区域角点构建一个矩形推耙区域并计算区域的大小是否在设定的阈值范围内；

步骤1-3：选取矩形推耙区域的下边界线作为区域推耙的堆煤线，提取离堆煤线最近的煤堆区域作为推耙起始线；根据设定的车辆宽度对推耙起始线与堆煤线进行分割，得到推耙目标点和堆煤点的位置集合。

步骤1-4：按照先推耙目标点后堆煤点的顺序遍历上述两个集合中的位置点。对于一个位置点，运用步骤1-1中的变换公式将位置点变换到车辆坐标系下。根据变换后位置点在车辆坐标系下的x,y坐标来控制车辆左右旋转，调整车辆的姿态，使位置点在车辆运动的正前方。