[發(fā)明專利]一種起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710134876.9
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106903690B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘小勝
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇山河機(jī)電技術(shù)有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京華識(shí)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 江婷

本發(fā)明公開了一種起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法，包含建立運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型、規(guī)劃運(yùn)動(dòng)空間軌跡、補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)以及控制變量，本發(fā)明的起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法創(chuàng)新性地提出通過對起重機(jī)的機(jī)械臂進(jìn)行分析，對結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建空間運(yùn)動(dòng)軌跡，并進(jìn)行補(bǔ)充，考慮全面，并應(yīng)用了復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法以保證過程的嚴(yán)謹(jǐn)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別領(lǐng)域，涉及一種起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法。

背景技術(shù)

隨著起重機(jī)的市場需求越來越大，各種類型的起重機(jī)層出不窮，挖掘機(jī)械臂的核心共性技術(shù)，探索起重機(jī)的機(jī)械臂存在的問題并提供有效的解決方案是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。運(yùn)動(dòng)軌跡作為機(jī)械臂的一個(gè)重要性能指標(biāo)，是機(jī)械臂完成操作任務(wù)的重要保證。隨著起重機(jī)的機(jī)械臂應(yīng)用環(huán)境的逐步復(fù)雜化，人們對機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡提出了更高的要求。但由于機(jī)械臂幾何誤差、環(huán)境噪聲、振動(dòng)干擾等原因?qū)е聶C(jī)械臂實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡與期望的運(yùn)動(dòng)軌跡相比還有較大的差距。因此，對運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)鍵技術(shù)展開研究具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法，用于解決上述提出的無法解決的問題。

為達(dá)到上述技術(shù)方案的效果，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法，包含建立運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型、規(guī)劃運(yùn)動(dòng)空間軌跡、補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)以及控制變量；

建立運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型，首先對起重機(jī)的機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，求解起重機(jī)的機(jī)械臂中在不同的關(guān)節(jié)連接形式下，其相鄰關(guān)節(jié)的齊次變換矩陣，并且計(jì)算起重機(jī)的機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，再采用解析法和數(shù)值法完成起重機(jī)的機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，綜合兩者建立了起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型；

規(guī)劃運(yùn)動(dòng)空間軌跡，在起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，對起重機(jī)的機(jī)械臂的空間直線、圓弧等基本元素的參數(shù)進(jìn)行記錄，對起重機(jī)的機(jī)械臂在笛卡爾空間的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃，在獲取任務(wù)空間的運(yùn)動(dòng)軌跡之后，將其轉(zhuǎn)換至起重機(jī)的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)空間，并通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算獲取起重機(jī)的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)空間中各關(guān)節(jié)位置相對應(yīng)的時(shí)間序列值，采用五次多項(xiàng)式插值實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)空間中各關(guān)節(jié)的軌跡插值，在此基礎(chǔ)上完成多關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃；

補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)以及控制變量，首先采用遺傳算法估算起重機(jī)的機(jī)械臂中各連桿的真實(shí)參數(shù)與其預(yù)先設(shè)計(jì)的理論參數(shù)的差值，使起重機(jī)的機(jī)械臂的絕對定位精度提升至其重復(fù)定位精度的程度，并對其進(jìn)行補(bǔ)償，將起重機(jī)的機(jī)械臂在固結(jié)的平面上形成可移動(dòng)的封閉運(yùn)動(dòng)鏈，采用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的標(biāo)定，通過配對交叉實(shí)數(shù)編碼遺傳算法，優(yōu)化起重機(jī)的機(jī)械臂的控制變量，對起重機(jī)的機(jī)械臂末端執(zhí)行器的位姿誤差進(jìn)行補(bǔ)償，減小由起重機(jī)的機(jī)械臂中連桿參數(shù)幾何誤差造成的積累誤差。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為，本發(fā)明的起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法創(chuàng)新性地提出通過對起重機(jī)的機(jī)械臂進(jìn)行分析，對結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建空間運(yùn)動(dòng)軌跡，并進(jìn)行補(bǔ)充，考慮全面，并應(yīng)用了復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法以保證過程的嚴(yán)謹(jǐn)性。

附圖說明

圖1為一種起重機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡識(shí)別方法的步驟圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)說明的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，能實(shí)現(xiàn)同樣功能的產(chǎn)品屬于等同替換和改進(jìn)，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。具體方法如下：

實(shí)施例一：

在機(jī)械臂控制中，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變量為控制變量，決定機(jī)械臂的末端執(zhí)行器實(shí)際到達(dá)的位置和姿態(tài)。而在機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解過程中，由于真實(shí)旳運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)與設(shè)計(jì)的理論參數(shù)存在偏差，導(dǎo)致逆解計(jì)算出的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變量不能使末端執(zhí)行器到達(dá)理想位姿。假設(shè)真實(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)為設(shè)計(jì)值，位姿誤差僅由旋轉(zhuǎn)變量引起，擬采用遺傳算法對旋轉(zhuǎn)變量進(jìn)行補(bǔ)償，以提高機(jī)械臂的定位精度。機(jī)械臂位姿誤差補(bǔ)償過程分為以下幾個(gè)步驟：