Page 19 - 2023年第54卷第6期

通讯子系统实现智能冲毛装备各模块之间的通信及多平台之间互联互通。智能冲毛装备通过总线
通讯方式实现各模块与机载控制器通讯，智能冲毛装备产生的信息通过 ４Ｇ?５Ｇ网络传输实现与云端监
控平台之间通讯。基于以上手段，确保通讯系统满足实时稳定、高效、安全加密、可靠的控制指令、
数据和图像信号的传输要求 ［３０］ 。

３ 作业路径智能规划及冲毛质量智能识别方法

３．１ 智能冲毛路径规划方法 智能冲毛路径规划是以冲毛作业范围全覆盖为目标，综合考虑智能冲毛
装备运动学模型、仓面结构障碍物、作业安全控制要求等，针对仓面作业行走路线进行规划。
３．１．１ 智能冲毛装备运动学模型 智能冲毛装备为履带式移动设备，其运动为非完整约束，设定运动
约束条件如下：（１）刚性车体在二维平面内运动；（２）车轮所受的横向力垂直于其纵向负载；（３）履带
和地面接触无相对滑动。
设世界坐标系为 ＸＹ，机器人坐标系为 ＸＹ。（ｘ，ｙ，θ ）为智能冲毛装备在世界坐标系下的位
０
０ ０
ｐ ｐ
０
姿向量，θ 为冲毛装备的姿态角，即 Ｘ轴与 Ｘ轴之间的夹角，以逆时针方向为正，ｒ为驱动轮半径，Ｌ
ｐ ０
为两驱动轮之间的距离。在 ｔ时刻，机器人速度瞬心为 Ｏ，瞬时半径为 Ｒ（ｔ），左轮线速度为 ｖ（ｔ），左
Ｌ
， 分别为左右轮的转动角度，机
轮角速度为 ω Ｌ （ｔ），右轮线速度为 ｖ（ｔ），右轮角速度为 ω Ｒ （ｔ），α Ｌ α Ｒ
Ｒ
器人线速度为 ｖ（ｔ），机器人角速度为 ω （ｔ）。
由运动学知识可知：
ｖ（ｔ） ｖ（ｔ） ｖ（ｔ） － ｖ（ｔ）
Ｒ
Ｌ
Ｒ
Ｌ
ω （ｔ） ＝ ＝ ＝ （１）
Ｒ（ｔ） － Ｌ?２ Ｒ（ｔ） ＋ Ｌ?２ Ｌ
Ｌ（ｖ（ｔ） ＋ ｖ（ｔ））
Ｒ
Ｌ
Ｒ（ｔ） ＝ （２）
２（ｖ（ｔ） － ｖ（ｔ））
Ｒ
Ｌ
ｖ（ｔ） ＋ ｖ（ｔ）
Ｌ
Ｒ
ｖ（ｔ） ＝ ω （ｔ）Ｒ（ｔ） ＝ （３）
２
根据公式（ １）—（３），设智能冲毛装备沿 Ｘ方向移动，则智能冲毛装备在机器人坐标系中的运动
ｐ
学模型为：
ｖ（ｔ） ＋ ｖ（ｔ） ｒ ｒ
Ｒ Ｌ
ｖ（ｔ）
ｘ ｐ ２ ２ ２
（ｔ）
ω Ｒ

Ｔ
［ ｘ （ｔ） ｙ （ｔ） θ （ｔ）］ ＝ ｖ（ｔ）＝ ０ ＝ ０ ０ （４）
ｐ
ｐ
ｙ ｐ
ω Ｌ （ｔ）
ω （ｔ） ｖ（ｔ） － ｖ（ｔ） ｒ － ｒ
Ｌ
Ｒ
Ｌ Ｌ Ｌ
在世界坐标系中的运动学模型为：
θ θ
ｒ × ｃｏｓ ｒ × ｃｏｓ
２ ２
ω Ｒ （ｔ）

Ｔ
［ ｘ （ｔ） ｙ （ｔ） θ （ｔ）］ ＝ θ θ （５）
０ ０
ｒ × ｓｉｎ ｒ × ｓｉｎ ω Ｌ （ｔ）
２ ２
ｒ?Ｌ － ｒ?Ｌ
通过式（５）可以得出任意时刻智能冲毛装备姿态表达式：
－ ）ｒ
ｔ （ ω Ｒ ω Ｌ
θ （ｔ） ＝θ （０） ＋ ∫ ｄｔ
０ Ｌ
ｔ １
＋ ）ｒ·ｃｏｓ θ （ｔ）ｄｔ
ｘ （ｔ） ＝ｘ（０） ＋ ∫ （ ω Ｌ ω Ｒ （６）
０ ０
０ ２
ｔ １
ｙ（ｔ） ＝ｙ（０） ＋ ∫ （ ω Ｌ ω Ｒ
＋ ）ｒ·ｓｉｎ θ （ｔ）ｄｔ
０ ０ ０ ２
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