装配效率低下：大型科学装置规模庞大，结构复杂，涉及元件类型与种类众多。在装置中使用的辅助工装体型庞大，装配任务繁重，仅仅依靠工作人员规划工装的运动，往往导致人员和工装的重复劳动，造成装配效率低下。下图为美国NIF装置的实物图。

路径规划：结合靶场环境的布局特点和装配（维护）任务需求，利用移动机器人相关技术，实现大型辅助工装在复杂环境下的安全、可靠自动路径规划，能够在很大程度上提高装置的安装维护效率，对于装置从建设、到运行、再到维护的全生命周期均具有重要意义。下图为辅助工装和我国在建的主机装置实物图。

利用Minkowski 和对障碍物进行膨胀，建立工装的C-空间。然后，采用线性四叉树结构以非均匀划分的方式建立环境模型。四叉树建立环境模型结果如下图所示。

利用改进蚁群系统算法规划工装的运动路径，然后利用Bezier曲线建立转弯单元连接蚁群算法搜索路径点，获得一条曲率连续且满足曲率上界的可行路径。工装轨迹的规划结果如下图所示，能够满足工装的各种非完整性约束，提高工作效率。

引用格式：卜新苹, 苏虎, 邹伟, 王鹏, 周海. 基于非均匀环境建模与三阶Bezier曲线的平滑路径规划. 自动化学报, 2017, 43(5): 710-724

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2017-5-710.htm

作者简介：

卜新苹 中国科学院自动化研究所硕士研究生. 2013 年获得中国海洋大学学士学位. 主要研究方向为机器人运动优化与建模. 本文通信作者. E-mail: xinping9102@126.com

苏虎 中国科学院自动化研究所助理研究员. 2013 年获得中国科学院自动化研究所博士学位. 主要研究方向为机器人控制, 系统建模与仿真. E-mail: hu.su@ia.ac.cn

邹伟 中国科学院自动化研究所研究员. 2003 年获得中国科学院自动化研究所博士学位. 主要研究方向为智能机器人, 视觉伺服, 机器视觉以及模式识别. E-mail: wei.zou@ia.ac.cn

王鹏 中国科学院自动化研究所副研究员. 2010 年获得中国科学院自动化研究所博士学位. 主要研究方向为机器视觉, 机器人系统及应用, 系统建模与仿真. E-mail: peng wang@ia.ac.cn

周海 中国工程物理研究院激光聚变研究中心研究员. 2004 年获得四川大学机械工程硕士学位. 主要研究方向为高功率激光技术研究. E-mail: a687097@163.com