方梓帆，钱剑勇，苏 琦，徐 兵

(浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310027)

引言

混凝土布料机具有布料范围大、机动性高、灵活性强的特点，是建筑行业中至关重要的工程机械之一[1]。如今，我国混凝土布料臂架广泛采用操作工人单关节独立遥控的控制方式。为减少劳动力投入，提高浇筑质量，避免因布料机械臂支撑体系坍塌等极端情况导致的人员伤亡事故，建筑施工上对全自动混凝土布料机器人的需求日渐提高，其核心问题就是如何实现末端轨迹控制，即全自动布料[2]。

国内外已经有诸多学者对混凝土布料机械臂的末端轨迹控制进行了研究，均取得了较好的成果。KEATING S J等[3]实现了泡沫式建筑材料浇筑喷头的末端轨迹控制；AYTEN等[4]基于能量消耗最少的原则进行了最优轨迹规划方面的研究，提出了效率高且复杂度低的优化算法；黄罡等[5]基于正解模型推导了油缸行程和关节角变化的关系，并通过位移传感器测量液压缸的伸出长度，运用前馈补偿的控制策略，优化了臂架的控制系统；周淑文等[6-8]基于正解模型采用插补算法实现对臂架出料口的智能化控制，并进行了仿真与实验；杜冰晖等[9]依据最优控制原理制定了臂架运动过程中的关节角限制条件，并进行了避障控制的研究；王珊[10]将臂架的整体形态与臂架逆解相结合，使臂架保持流动阻力较小的弧形；张思奇等[11]运用最小范数法使关节运动连续平稳，并进行了联合仿真优化；……