复杂施工条件下无人碾压机群协同全覆盖路径规划研究

时梦楠，崔 博，王佳俊，关 涛，佟大威，任炳昱

（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300350）

1 研究背景

坝料压实是碾压式大坝填筑中的关键工序。我国大坝建设正逐渐向高海拔、高地震烈度、偏远地区转移，高寒、缺氧的恶劣施工条件下，施工人员降效，给大坝碾压施工管理带来了巨大挑战［1］。无人碾压是当前大坝碾压施工最先进的技术之一，该技术有助于消除人为因素对碾压施工的不利影响，进一步提升碾压施工精度。路径规划是无人碾压技术中重要的研究内容，已有的大坝无人碾压机路径规划主要是针对不包含障碍物的规则矩形边界作业面的路径规划［2］。大坝施工条件复杂，坝面面积大、料区多（如心墙堆石坝存在堆石区、过渡区和心墙区等）、障碍物多（如不规则岸坡、指定位置埋设的变形监测仪器、料堆等静态障碍物和施工机械、施工人员等动态障碍物），且碾压任务有赖于多机型碾压机群协作完成。同时，为了保证碾压质量，碾压施工机械需要按照指定的工艺对作业面进行碾压［3］；为了保证碾压进度，大坝坝面碾压需要在给定的施工环境和施工资源条件下高效率完成碾压作业，以免影响后续施工环节［4］。因此，开展复杂大坝碾压施工条件下满足碾压工艺的无人碾压机群高效协同作业路径规划研究，对于保证大坝无人碾压机群的碾压质量和提高大坝无人碾压机群的碾压效率具有重要意义。

坝料压实过程中，为保证大坝碾压质量，无人碾压机需要避开障碍物并对作业面进行遍历碾压，既不超碾也不漏碾。……