机床与液压

作者：罗成浩，熊涛，向德宁，齐淑林，严熹磊

单位：武汉工程大学电气信息学院；武汉工程大学电气信息学院；湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂；中车青岛四方机车车辆股份有限公司；武汉工程大学电气信息学院

关键词：双机械臂;碰撞检测;改进人工势场算法;路径规划

基金：武汉工程大学研究生教育创新基金（CX2024569）；国家自然科学基金项目（62573331）

在动车组车内喷涂阻尼涂料能够有效减震降噪，提高乘客乘坐舒适性。目前动车组车内阻尼涂料的喷涂主要依赖人工操作，不仅喷涂效率低、涂层厚度难以均匀，还对工人健康构成风险。为此，设计阻尼涂料双机器人自动喷涂系统，并采用改进的D-H法建立机械臂运动学模型，进行正运动学分析。针对双机械臂的避障问题，建立碰撞检测模型，将机械臂结构简化为由多个圆柱体与半球体构成的包络模型，构建最短距离计算公式，精确识别多杆件间的潜在干涉关系。在此基础上，提出一种在关节空间引入虚拟吸引点机制，并融合模拟退火策略的改进人工势场算法。该算法可有效引导路径脱离障碍物引力的干扰区，并在路径陷入局部最优时，通过施加随机扰动并通过概率接受次优解，实现从局部低谷跳跃至全局最优解。MATLAB仿真验证表明：在无避障策略下，双臂运动过程中的最小间距一度降至244.16 mm，存在严重碰撞风险；而采用改进算法后，双臂最小间距始终保持在500 mm安全阈值以上。此外，在路径规划对比测试中，相比传统人工势场法因陷入局部极小值导致的规划失败，所提方法能够有效克服局部最优问题，成功规划出无碰撞路径。因此，该方法能够有效提升双机械臂的避障能力和路径规划精度，确保喷涂作业的安全性和高效性，满足动车组喷涂任务的需求，提高喷涂精度和作业效率，减少人工干预，降低职业健康风险，为动车组机器人喷涂技术的发展提供理论支撑和实践指导。

来源：2026年第5期

《机床与液压》期刊编辑部

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