马宏伟，孙那新，张烨，王鹏，曹现刚，夏晶

（1.西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 710054；2.陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室，陕西 西安 710054）

0 引言

煤和矸石分离是煤炭清洁能源生产和利用必不可少的工序[1]。依靠人工完成煤矸石分拣工作存在效率低、劳动强度大等问题[2-3]。机器人、人工智能、计算机等技术为煤矿智能化提供了新的契机[4-5]。利用机器替人分拣煤矸石可降低劳动成本，提高分拣效率。目前，利用机器人进行动态目标跟踪抓取以点到点（Point to Point，PTP）[6]、比例导引[7]、金字塔寻优[8]等方法为主，这些方法能够快速跟踪运动目标并对其进行抓取，在机械臂末端达到抓取点时只需确保位置精度，无需速度同步。但是对于机器人分拣煤矸石来讲，矸石随带式输送机运动具有高速度特性，且矸石平均质量大，如果机械臂末端在抓取时只要求位置同步而对速度不做要求，则会因目标和机械臂末端之间速度差产生载荷冲击，严重时会造成机械臂末端损坏，降低机器人安全性和可靠性。同时，带式输送机在运输过程中存在打滑和跑偏问题，这对矸石定位提出了更高要求[9-11]。因此，研究一种适应大质量、高速度的精确跟踪方法是目前机械臂末端精确稳定抓取矸石的关键所在。

目标定位和轨迹规划对机器人的工作效率、运动稳定性和能量消耗具有重大影响，是机器人运动控制的基础[12]。许多学者对分拣机器人在高速高频作业时跟踪动态目标的运动轨迹和运动规律进行了研究。……