一种移动机器人的路径规划与路径跟踪控制1朱常琳，马浩全，郭光辉（兰州铁道学院机电与动力工程学院，甘肃兰州730070）控制及其实现。这种路径规划和路径跟踪控制并不只适用于水轮机转轮这种大型工件，若在路径规划过程中，考虑具体加工对象的几何外形的特点，对路径规划方法加以改造，同样适合于其它特殊外形的几何工件。

　　我国黄河水系的大、中型水力发电厂，由于黄河泥沙含量较高，水轮机转轮在使用一段时间后，汽蚀、磨损十分严重。为保证生产安全、提高生产效率、降低生产成本，必须对水轮机转轮进行及时的修复处理。水轮机转轮是一种大型工件，转轮叶面是三维连续曲面，形状复杂，难于用普通的机械加工手段进行修复。目前，我国多数水电站采用修复技术是人工补焊，再由工人用砂轮手工打磨修平的方法。这种方法势必加大工人的劳动强度、恶化工作环境，特别是在用砂轮打磨修平时，飞扬的金属粉尘、高噪声、高振动的恶劣条件将严重影响工人的身体健康，而且工作效率低、叶形修磨质量得不到保证。郭光辉教授等人根据我国水电站的实际情况，提出了一种新颖的解决办法，即对直径大于4m的转轮采用转轮固定，用可行走车载修磨机械绕转轮移动，对转轮叶形逐一修复。该修磨设备成功代替工人手工劳动，从根本上改善了工人的劳动环境，提高了工作效率和叶形修磨质量。在进行水轮机叶片修磨时，首先根据需要加工的叶片位置，确定修磨机器人的佳工作位置，移动机器人根据此佳工作位置（即移动机器人的目标位置）和传感器系统联合提供的位姿信息，进行路径规划，然后对规划好的路径进行跟踪控制，终达到佳的加工位姿，以进一步提高加工效率。

　　1系统原理本系统中的结构原理如所示。

　　系统结构原理图由可以看出，整个系统以一台PC-586为核心，它接收两台CCD摄像机和一块高速图像采集卡采集并经过一台PC-586处理的图像信息，得出加工对象车体的位姿信息，并与MCS51单片机系统通过串行口通信送来的车体的位姿信息相融合，进行路径规划，并依据规划好的路径分解成车体的控制信息，并通过串行口将控制命令传递给直接控制车体行走的MC-51单片机系统。以MC-51单片机为核心的子系统接收监控级计算机PG586控制命令并按一定的控制方法对车体的方向和速度进行控制，同时通过安装在车体两后轮上的光电编码器的信息经过积分得到车体的现时位姿，并将现时位姿信息传递给决策级计算机进行融合，以提高决策的可靠性及精度。

　　2路径规划2.1路径规划方案（10）此为线性定常系统，对于线性定常系统可以设计控制量Y使z镇定到0此处取：其中，ki，k2分别为正常数对应的原微分方程的解为当式（13）的两个根n，r2为两个不相等的实根时：z即r1时：z对于以上任何一种情况‘主要保证k1，k2为正常数，则以上三种情况下的微分方程的解都是衰减的’当t―0，―0，意味着小车的位置收敛到期望路径上，且其运动方向为期望路径的切线方向其衰减的速度由k1，k2共同决定，仅仅从数学求解微分的角度而言，k1，k2取得越大，z―0和40的衰减速度越快，即小车能以更快的速度收Larctan.北京：清华大学出版社，1996.任永益。关于自动导引车优控制的设计。控制理张立明。视觉导航中的路径生成与跟踪。组合机床与自动化加工技术，1996，（6）：34-39.孙建。基于486微机的机器人多级控制系统设计中通讯的实现。组合机床与自动化加工技术，1996，郑志强，李春。装备红外探测系统的移动机器人实时避障。中南工业大学学报，1998，（专辑）：9-杨焕明。立体视觉在轮式移动机器人导航与监测中的应用。兰州：兰州铁道学院，1999.黄一夫。微型计算机控制技术。北京：机械工业出王士兀。C语目实用编程技术。北京：清华大学出版社，1996. 1：2002-基金项目：甘肃省自然科学基金资助项目（ZR-◎朱常琳泣969-女湖南双峰人讲师，潜士ic