[發(fā)明專利]起重機(jī)吊裝物路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210007417.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102542361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃文華;范卿;曾楊;胡玉茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中聯(lián)重科股份有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及起重機(jī)吊運(yùn)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種起重機(jī)吊裝物路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的加速發(fā)展，石油、化工、冶金、電力、海洋工程、橋梁建設(shè)等快速的發(fā)展，吊裝工程也向復(fù)雜化發(fā)展。在吊裝現(xiàn)場(chǎng)，先是由吊裝工作人員依據(jù)吊裝現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景制定初步吊裝方案，然后地面吊裝指導(dǎo)人員依據(jù)真實(shí)吊裝修正初步吊裝路徑，最后由地面吊裝指導(dǎo)人員依據(jù)修正后的吊裝路徑指導(dǎo)完成吊裝。該種吊裝方案中吊裝路徑是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定，沒(méi)有合理的理論推導(dǎo)機(jī)制，沒(méi)有依據(jù)吊裝原則進(jìn)行吊裝路徑規(guī)劃。因此，現(xiàn)在的吊裝路徑規(guī)劃存在以下不足：(1)可執(zhí)行度不高，場(chǎng)景中障礙物對(duì)吊裝路徑的影響考慮不充分；(2)規(guī)劃路徑不一定是最優(yōu)路徑，沒(méi)有對(duì)路徑規(guī)劃進(jìn)行最優(yōu)搜索。

在專利公開(kāi)日為“2009年5月27日”，公開(kāi)號(hào)為“CN101441736A”，發(fā)明名稱為“汽車起重機(jī)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法”的中國(guó)發(fā)明專利中，新鄉(xiāng)市起重機(jī)廠有限公司提出了一種汽車起重機(jī)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。該路徑規(guī)劃方法是涉及汽車起重機(jī)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法，該方法基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù)的自主移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃算法，該方法定義路徑總能量函數(shù)為碰撞函數(shù)罰函數(shù)與相應(yīng)于路徑長(zhǎng)度部分能量函數(shù)加權(quán)和。通過(guò)檢測(cè)路徑點(diǎn)的出發(fā)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)是否都在障礙物的軸線上，隨即選擇一個(gè)路徑點(diǎn)，適當(dāng)改變路徑點(diǎn)坐標(biāo)后再進(jìn)行路徑規(guī)劃。在路徑規(guī)劃過(guò)程中檢測(cè)路徑點(diǎn)的位置是否在障礙物內(nèi)，依據(jù)路徑點(diǎn)位于障礙物內(nèi)外的不同位置用不同的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方程移動(dòng)路徑點(diǎn)的位置，使其朝著使總能量函數(shù)的函數(shù)值減小的方向運(yùn)動(dòng)，最終規(guī)劃出最短的避障路徑。

上述的路徑規(guī)劃方法存在以下問(wèn)題：

該方法將障礙物物假設(shè)為很簡(jiǎn)單的物體，沒(méi)有充分考慮障礙物高度因素；該方法搜索的是最短路徑，而在實(shí)踐中需要的依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的吊裝規(guī)則進(jìn)行吊裝路徑搜索；該方法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，屬于智能算法，該方法的收斂性以及穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種起重機(jī)吊裝物路徑規(guī)劃方法，能夠快速高效地計(jì)算出障礙物之間的距離，精確地尋找吊裝規(guī)劃路徑，提高吊裝物吊運(yùn)的安全性和可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種起重機(jī)吊裝物路徑規(guī)劃方法，起重機(jī)包括起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)和變幅機(jī)構(gòu)，該方法包括：將障礙物在起重機(jī)工作平面上進(jìn)行投影；對(duì)投影進(jìn)行極徑化處理，將障礙物的坐標(biāo)表達(dá)形式轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)表達(dá)形式；對(duì)位于吊裝物路徑上的障礙物進(jìn)行分析，確定吊裝物可通過(guò)路徑；根據(jù)吊裝原則確定吊裝路徑。

進(jìn)一步地，將障礙物在起重機(jī)工作平面上進(jìn)行投影包括：確定吊裝物的工作區(qū)域；對(duì)工作區(qū)域內(nèi)的障礙物高度進(jìn)行分析，確定需要進(jìn)行投影的障礙物；選定起重機(jī)工作平面，確定投影基準(zhǔn)面；將需要進(jìn)行投影的障礙物在投影基準(zhǔn)面上進(jìn)行投影。

進(jìn)一步地，將障礙物在起重機(jī)工作平面上進(jìn)行投影之后，對(duì)投影進(jìn)行極徑化處理之前還包括：對(duì)投影在投影基準(zhǔn)面上的障礙物投影進(jìn)行規(guī)則化處理，使該障礙物投影形成預(yù)定的圖形形狀，該圖形形狀為正多邊形，矩形、圓形、或橢圓形。

進(jìn)一步地，對(duì)投影進(jìn)行極徑化處理，將障礙物的坐標(biāo)表達(dá)形式轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)表達(dá)形式包括：以起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)中心為回轉(zhuǎn)中心，以回轉(zhuǎn)中心距離吊裝起點(diǎn)和吊裝終點(diǎn)的距離中較大值為半徑，確定吊裝物的吊裝區(qū)域；對(duì)吊裝區(qū)域內(nèi)的障礙物進(jìn)行極徑化處理。

進(jìn)一步地，對(duì)位于吊裝物路徑上的障礙物進(jìn)行分析包括：通過(guò)極坐標(biāo)將吊裝區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理，確定障礙物所在區(qū)域；建立網(wǎng)格化區(qū)域數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表，確定可行吊裝工作區(qū)域；建立障礙物標(biāo)識(shí)網(wǎng)格數(shù)據(jù)表。

進(jìn)一步地，通過(guò)極坐標(biāo)將吊裝區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理包括：將吊裝區(qū)域按照極徑方向和極角變化方向分割為多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)；確定障礙物所在區(qū)域包括：檢驗(yàn)網(wǎng)格點(diǎn)是否在障礙物區(qū)域內(nèi)，并將位于障礙物區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)標(biāo)示為相應(yīng)的障礙物編號(hào)；建立障礙物標(biāo)識(shí)網(wǎng)格數(shù)據(jù)表包括：將標(biāo)示后的障礙物編號(hào)對(duì)應(yīng)填入網(wǎng)格化區(qū)域數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表內(nèi)，建立障礙物標(biāo)識(shí)網(wǎng)格數(shù)據(jù)表。

進(jìn)一步地，檢驗(yàn)網(wǎng)格點(diǎn)是否在障礙物區(qū)域內(nèi)包括：確定網(wǎng)格化區(qū)域內(nèi)障礙物的極坐標(biāo)范圍，并將網(wǎng)格點(diǎn)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)；將網(wǎng)格點(diǎn)轉(zhuǎn)換的極坐標(biāo)與障礙物的極坐標(biāo)范圍進(jìn)行比較，確定網(wǎng)格點(diǎn)是否位于障礙物極坐標(biāo)網(wǎng)格化區(qū)域范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，建立障礙物標(biāo)識(shí)網(wǎng)格數(shù)據(jù)表之后，根據(jù)吊裝原則確定吊裝路徑之前還包括：分析障礙物標(biāo)識(shí)網(wǎng)格數(shù)據(jù)表，建立吊裝物在可行吊裝工作區(qū)域內(nèi)的變幅穿行直徑表。

進(jìn)一步地，建立吊裝物在可行吊裝工作區(qū)域內(nèi)的變幅穿行直徑表之后，根據(jù)吊裝原則確定吊裝路徑之前還包括：分析障礙物標(biāo)識(shí)網(wǎng)格數(shù)據(jù)表，建立吊裝物在可行吊裝工作區(qū)域內(nèi)的回轉(zhuǎn)穿行直徑表。