艾青林 王国栋 徐巧宁

(浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室 杭州 310023)

0 引 言

21世纪以来我国的经济高速增长，随之而来的是各种基础设施和高楼大厦拔地而起，其中包含许多复杂的大型钢结构建筑[1]。然而由于现今的钢结构建筑超负荷运营，检测维护不力，再加之这些建筑设计之初存在的结构缺陷和施工质量差等问题，最终事故频发，严重威胁人们的生命财产安全。因此，加强钢结构健康检测、及时进行维修十分重要[2]。

目前钢结构健康检测中广泛采用有线的数据采集方法，但是存在布线繁琐，花费大量人力成本的缺点；使用无线传感网络的建筑结构健康检测技术需要解决系统长时间供电问题和信号传输可靠性问题。因此现期望使用一种具有自主运动、数据采集、无线通讯功能的柔性机器人作为一个智能移动检测单元[3]，解决目前检测中存在的检测盲区和检测不全面问题。

由于钢结构建筑内部存在各种内外拐角、加强筋、空间异面等复杂结构，检测机器人需要越过或避开各种障碍，因此本文采用柔性结构机器人进行越障控制。为了使柔性机器人顺利避障，首先需要实现机器人轨迹跟踪[4-5]。与普通移动机器人类似，柔性结构机器人仍属于一种具有非完整约束的多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)非线性系统[6]。但是由于机器人前后车体通过钢带连接，带来了柔性被动约束，给机器人建模和控制带来了很大的难度。……