[發(fā)明專利]基于彎扭復(fù)合彈簧質(zhì)點(diǎn)模型柔性線纜位姿模擬方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510732135.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105184030B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉檢華;呂乃靜;丁曉宇;劉少麗;劉佳順;林海立;馬江濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;安利霞

1.一種基于彎扭復(fù)合彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的柔性線纜位姿模擬方法，其特征在于，包括：

以多個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)組合排列表示柔性線纜，建立所述柔性線纜的物理特性模型，所述柔性線纜的物理特性模型中，所述柔性線纜的抗拉特性用所述柔性線纜上的相鄰兩離散質(zhì)點(diǎn)之間的線性彈簧來(lái)描述，所述柔性線纜的抗彎特性用附加在每個(gè)所述離散質(zhì)點(diǎn)處的彎曲彈簧來(lái)描述，所述柔性線纜的抗扭特性用附加在所述柔性線纜的每個(gè)線纜段處的扭曲彈簧來(lái)描述；

根據(jù)所述柔性線纜的總長(zhǎng)以及線纜段數(shù)處理得到每個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)的初始位置；

將所述柔性線纜兩端的離散質(zhì)點(diǎn)確定為定點(diǎn)，獲取所述定點(diǎn)的位置信息；

根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息；

利用得到的受力信息和初始位置，順次計(jì)算未確定位置信息的所述其他離散質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，得到所述其他離散質(zhì)點(diǎn)的位置信息；

根據(jù)所述柔性線纜上所述定點(diǎn)的位置信息以及其他離散質(zhì)點(diǎn)的位置信息模擬出所述柔性線纜的穩(wěn)定位姿。

2.如權(quán)利要求1所述的柔性線纜位姿模擬方法，其特征在于，在所述將所述柔性線纜兩端的離散質(zhì)點(diǎn)確定為定點(diǎn)之前，所述柔性線纜位姿模擬方法還包括：

判斷所述柔性線纜的兩端是否連接了電連接器；

若是，則獲取所述定點(diǎn)的位置信息，并計(jì)算所述柔性線纜上與所述定點(diǎn)相鄰的兩個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)的位置信息；

對(duì)應(yīng)的，所述根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息的步驟為：

根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算除所述定點(diǎn)以及與所述定點(diǎn)相連的兩個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)外的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息；

若否，則只將所述柔性線纜兩端的離散質(zhì)點(diǎn)確定為定點(diǎn)，并獲取所述定點(diǎn)的位置信息；

對(duì)應(yīng)的，所述根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息的步驟為：

根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算除所述定點(diǎn)外的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息。

3.如權(quán)利要求2所述的柔性線纜位姿模擬方法，其特征在于，所述計(jì)算所述柔性線纜上與所述定點(diǎn)相鄰的兩個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)的位置信息的步驟包括：

設(shè)定與所述定點(diǎn)相鄰的兩個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)分別位于一所述定點(diǎn)的切線方向，進(jìn)而計(jì)算得到所述柔性線纜上與所述定點(diǎn)相鄰的兩個(gè)離散質(zhì)點(diǎn)的位置信息。

4.如權(quán)利要求1所述的柔性線纜位姿模擬方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息之前，所述柔性線纜位姿模擬方法還包括：

判斷除所述定點(diǎn)外的其他離散質(zhì)點(diǎn)中是否有被操作點(diǎn)；

若是，則根據(jù)相應(yīng)操作工具的位置信息得到被操作點(diǎn)的位置信息，再執(zhí)行所述根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息的步驟；

若否，則直接執(zhí)行所述根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息的步驟。

5.如權(quán)利要求1所述的柔性線纜位姿模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述物理特性模型計(jì)算所述柔性線纜上未確定位置信息的其他離散質(zhì)點(diǎn)的受力信息的步驟包括：

計(jì)算所述其他離散質(zhì)點(diǎn)受到的重力、拉力、彎曲力和扭曲力；

其中，計(jì)算所述其他離散質(zhì)點(diǎn)受到的扭曲力的步驟包括：

分析得到所述其他離散質(zhì)點(diǎn)中的質(zhì)點(diǎn)i會(huì)受到附加在線纜段i-1和i+2上的兩個(gè)扭曲彈簧對(duì)它產(chǎn)生的扭曲力和

獲取線纜段i-1和i+2分別對(duì)質(zhì)點(diǎn)i產(chǎn)生的分扭曲力和

將得到的所述分扭曲力和進(jìn)行求和得到所述質(zhì)點(diǎn)i受到的扭曲力