能够自主理解任务,结合环境信息实现对任务和自身运动的规划是智能挖掘机器人实现自主作业的前提。本文以三一集团智能挖掘机器人项目为背景,主要研究智能挖掘机器人任务规划和运动规划问题。本文的主要工作如下。首先建立了空间坐标系并给出坐标系之间的转换关系;建立了智能挖掘机器人机体与工作装置的运动学模型,给出任务规划与运动规划的问题描述;设计了任务层与执行层架构。其次,对任务层的规划问题进行了研究。将任务层的规划问题分解为挖掘任务点的规划问题及智能挖掘机器人工作装置挖掘任务工作路径的规划问题,针对前者给出了基于兴趣点地图和图论的挖掘任务点规划算法;针对后者分析了工作装置的工作空间,给出了挖掘动作的关键节点位置序列。然后,对执行层的规划问题进行了研究。将执行层的规划问题分解为工作装置的运动规划问题和挖掘机器人行走轨迹规划问题,针对前者设计了基于RRT*的路径规划算法和基于五次多项式和二次规划的路径平滑算法;针对后者设计了基于Hybrid A*的路径规划算法、基于梯度下降的路径平滑算法、基于Frenet坐标系的重规划和轨迹生成算法。最后,给出整体算法的框架设计,搭建了智能机器人自主挖掘任务的仿真平台对算法进行测试,通过仿真结果说明了本文所提出的算法的可行性和有效性。