基于改进A_算法的地下无人铲运机导航路径规划_马飞1
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2 0 1 5
年
7
月
农 业 机 械 学 报
第
46
卷 第
7
期
doi： 10． 6041 /j． issn． 1000-1298． 2015． 07． 043
基于改进
A
*
算法的地下无人铲运机导航路径规划
*
马 飞 杨皞屾 顾 青 孟 宇
（
北京科技大学机械工程学院
，
北京
100083）
摘要
：
提出一种基于改进
A
*
算法的铰接式地下铲运机导航路径规划方法
。
针对地下铲运机的铰接结构
，
采用按
铰接角扩展节点的方法
，
使扩展节点符合铲运机的轨迹特性
；
针对巷道狭窄
，
易于发生碰撞的问题
，
在估价函数中
引入了碰撞威胁代价
，
避免铲运机与巷道壁发生碰撞
。
通过仿真试验分析比较了传统
A
*
算法和所提出的改进
A
*
算法的搜索性能
，
验证了改进
A
*
算法可提高搜索效率
。
通过多组试验参数比较表明
，
当碰撞代价加权系数为
0. 2
时
，
可以得到在避免碰撞情况下的最短路径
。
最后在实验室环境下实现了无人铲运机的路径规划及轨迹跟踪
。
跟
踪结果表明
，
采用所提出的算法规划的导航路径
，
符合铲运机的结构特性
，
使跟踪误差保持在
0. 2 m
之内
，
同时也
可使铲运机不与巷道发生碰撞
，
实现安全行驶
，
验证了所提方法的可行性和实用性
。
关键词
：
地下无人铲运机 路径规划
A
*
算法
中图分类号
： TD422. 4
文献标识码
： A
文章编号
： 1000-1298（ 2015） 07-0303-07
Navigation Path Planning of Unmanned Underground LHD
Based on Improved A
*
Algorithm
Ma Fei Yang Haoshen Gu Qing Meng Yu
（ School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China）
Abstract： An improved A
*
algorithm based path planning method for unmanned underground load-haul-
dump （ LHD） was proposed and verified． According to the a rticulated structure of the underground LHD，
the nodes were expanded by the articulated a ngle，which makes the expended nodes match the trajectory
characteristic of the LHD． In order to avoid collision
，collision threat cost was designed and added into
the evaluation function，which makes the navigation path exclude against the walls． Simulation and
comparison results between the improved A
*
algorithm and tranditional one show that the improved A
*
algorithm is more efficient，and the shortest path without collision can be obtained when the w e ighting
coefficient is 0. 2． Moreover，a path planning and tracking test is carried out in lab environment． It is
shown that the tracking precision can keep in a small range and the LHD can run without collision whe n
the navigation path is given by the proposed algorithm
，which proves the effectiveness and feasibility of
the proposed algorithm．
Key words： Unmanned underground LHD Path planning A
*
algorithm
收稿日期
： 2015-02-06
修回日期
： 2015-03-05
* “
十二五
”
国家科技支撑计划资助项目
（ 2013BAB02B07）
和国家高技术研究发展计划
（ 863
计划
）
资助项目
（ 2011AA060408）
作者简介
：
马飞
，
教授
，
博士生导师
，
主要从事车辆动力学
、
车辆振动与噪声分析与控制研究
，E-mail： yeke@ ustb． edu． cn
引言
随着地下矿开采深度增加
，
采矿条件越来越恶
劣
，
地下采矿技术正向机械化
、
智能化的方向发展
，
导航路径的生成是实现地下铲运机精确定位与智能
导航的基本任务之一
［1］
。
在采矿业发达的国家很
早就开展了地下铲运机自动化和智能化技术的研
究
，
并取得了一些研究成果
［2 － 3］
。
传统的无人铲运机导航依靠在铲运机行驶的巷
道中安装可以被唯一识别的信标
，
铲运机依靠识别
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