摘要：塔式起重机广泛应用于现代建筑施工中,其布局越来越密集,研究塔机群协同作业,以避免塔机与障碍物发生碰撞,并提高塔机群的作业效率具有重要意义。本文以固定式塔式起重机为研究对象,开展了如下工作：(1)分析了塔机与障碍物以及塔机之间发生碰撞的情况,提出了塔机群协同作业的人工势场算法。针对塔机的几何约束和特殊的运动方式,该算法在传统人工势场算法的基础上,提出了带约束条件的人工势场算法,并引入相对速度引力势场,使塔机到达目标后能平稳停机,以提高作业效率。运用三维建模软件Solidworks与Matlab VR工具箱,建立了塔机三维运动模型,并与在Simulink中建立的人工势场模型进行联合仿真,仿真结果表明塔机在人工势场的作用下能主动规避各类障碍到达目标点。(2)建立了塔机协同作业效率评价模型。该模型通过离散化塔机状态方程与人工势场,得到了塔机运行效率的时耗性、操作性与能耗性评价指标。实现了对塔机运行路径的效率优化。(3)针对目前塔机控制系统存在的问题,提出了塔机群协同作业模块化控制系统。设计了以C8051F020为MCU的模块化控制器的电路原理图和PCB板,编写了模块化控制器的控制程序和HMI的人机交互界面,实现了以塔机群协同作业人工势场算法为核心的塔机作业控制系统。