随着机器人技术的蓬勃发展,钢制壁面除锈机器人在大型船体、化工容器等壁面除锈作业中的应用越来越多,钢制壁面的除锈工作逐渐由人工除锈向机器人除锈方式过渡。由于大型船体、化工容器等,除锈作业边界不规则、障碍物多样,除锈机器人控制系统智能化程度低的问题日益凸显,主要表现在全区域覆盖除锈操作困难、除锈效率低、不能自动躲避障碍等。因此,对钢制壁面除锈机器人全区域覆盖除锈路径规划算法的研究及控制系统设计,具有十分重要的意义。本文在深入研究移动机器人智能导航和路径规划理论的基础上,充分调研了钢制壁面除锈机器人及其控制系统的发展现状,探讨了课题研究的目标与可行性,提出了一种基于栅格法和模糊理论的全区域覆盖除锈路径规划算法。本文结合钢制壁面除锈机器人工作环境,对机器人本体结构、运动模型、除锈方式和控制系统方案进行了深入研究。将航位推算相对定位法、超声波测距法应用于栅格环境地图构建中,并将栅格环境划分为边界已知型和边界未知型两种情况进行了阐述;建立了栅格电子地图,记录栅格内基点已知情况、虚实情况、除锈覆盖情况等关键信息。通过分析钢制壁面除锈机器人在竖直壁面的行走特性,将未知边界环境预先划分为若干分块除锈区域之后,等同于已知边界情况,并将弓形竖式作为全局基本除锈路径覆盖方式。在遇到障碍物或者不规则边界时,根据制定的模糊控制规则,对局部区域做出路径规划。通过建立边界未知型环境模型,对路径规划策略进行了仿真,其除锈覆盖率和重叠率都控制在了合理的范围。在理论分析的基础上,设计了钢制壁面除锈机器人的控制系统硬件。将路径规划策略应用到控制系统中,进行了实验,验证了路径规划策略的正确性和可靠性。实验结果表明,将基于栅格法和模糊理论的路径规划算法,应用于钢制壁面除锈机器人自动全区域覆盖除锈作业中是可行性的。