基于G-RRT*算法的煤矸石分揀機器人路徑規劃

朱子祺，李創業，代偉

（1.國家能源集團神東煤炭集團公司 洗選中心,陜西 榆林 719300；2.鄭州機電工程研究所,河南 鄭州 450015；3.中國礦業大學 信息與控制工程學院,江蘇 徐州 221116）

0 引言

我國能源資源的特點是富煤、貧油、少氣，在已探明的一次能源儲量中，煤炭占85%以上，煤炭在我國經濟發展中具有重大戰略意義[1-3]。煤矸石是在煤炭開采時產生的一種固體廢料，煤矸石分揀是煤炭生產過程中不可或缺的環節，對于提高煤炭質量及企業收益具有重要意義[4-5]。傳統的人工選矸方式存在勞動強度大、生產效率低的缺點，惡劣的工作環境使得工傷事件頻發[6-8]。隨著機器人技術的發展，利用機器人分揀煤矸石逐漸成為研究熱點[9-11]。由于煤矸石分揀環境復雜，為了避免機器人與障礙物發生碰撞，提高分揀效率，對機器人進行路徑規劃十分必要[12-14]。

目前用于機器人路徑規劃的算法主要分為3 類：基于圖論的路徑規劃算法，基于生物啟發式的路徑規劃算法，基于離散采樣的路徑規劃算法。基于圖論的路徑規劃算法主要有A*算法[15]、D*算法[16]，該類算法需要精確定位障礙物，且計算量過大，耗時長，因此實用性不強。基于生物啟發式的路徑規劃算法主要有遺傳算法[17]、粒子群優化算法[18]，該類算法大多需要經過多次重復訓練來確定算法參數，計算量大，搜索時間長，且運行時需要占用大量存儲空間。基于離散采樣的路徑規劃算法的主要思想是在配置空間中選擇有限數量的點，并在這些點之間建立連接，該類算法的復雜度不依賴于地圖的復雜度，且具有概率完備性，因此具有較強實用性。……