基于安全前置SA与QSF-Safe RRT^(*)的露天矿验孔机器人路径规划OA

在露天矿山验孔作业中,传统验孔多依赖于人工操作,随着机器人快速发展,如何将机器人技术与露天矿爆破区域的复杂地形环境相结合,避免机器人作业过程中存在的地形倾覆等风险,提出了一种基于模拟退火与QSF-Safe RRT^(*)算法的验孔机器人路径规划方法。首先利用炮孔刚性安全距离与局部地形特征,构建验孔区域多维度可通过性安全代价函数,实现了机器人作业安全约束的源头设置。其次,采用带安全约束的模拟退火算法优化验孔机器人观测点全局巡检顺序,将路径规划转化为带安全约束的旅行商问题,提高机器人复杂地形环境下的规划效率。最后,提出了以安全优先的QSF-Safe RRT^(*)算法,将基于二次曲面拟合的地形安全校验嵌入节点采样与扩展的全流程,并结合三次B样条曲线进行规划轨迹平滑处理。仿真实验表明,在露天矿梅花形密集布孔等典型工况下,所生成的全局路径在炮孔安全距离合规率及地形可通过性安全代价合规率均达到100%,未出现危险区域穿越情况。相较于贪心TSP联合传统RRT和RRT^(*)算法,本方法在复杂工况下的全局路径长度分别缩短了28.66%和10.68%,路径平滑度显著提升,为露天矿爆破区域复杂地形环境下的验孔机器人安全导航提供了可靠的技术支撑。