[發(fā)明專利]一種橫折臂混凝土布料機布料路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911169974.1
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN111121745B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李佳偉;王小安;劉鑫;楊德生;蘇雨萌;柯小剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海建工集團股份有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;E04G21/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種橫折臂混凝土布料機布料路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述布料機包括主塔架以及依次拼接的M個臂架；第一個臂架與主塔架之間以及相鄰兩個臂架之間設(shè)置有回轉(zhuǎn)機構(gòu)；還包括有泵管，所述泵管沿主塔架及臂架設(shè)置，且在所述主塔架與第一臂架的連接處以及相鄰的臂架的連接處通過可旋轉(zhuǎn)彎管連接；

所述方法包括如下步驟：

步驟一，以布料機主塔架為坐標(biāo)原點，建立水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系，將第i個臂架簡化為長度為R_i的向量，向量的起點為(x_i-1,y_i-1)，終點為(x_i,y_i)；其中，i＝1,2，…，M；橫折臂布料機構(gòu)的狀態(tài)函數(shù)F_L(β₁,β₂,…,β_M；R₁,R₂,…,R_M)見公式(1)；

其中，i＝1,2，…，M； (1)

其中，α_i為第i個向量相對于x軸的正方向的角度，

β_k為第i個向量相對于第i-1個向量的轉(zhuǎn)角；

步驟二，將待澆筑的建筑結(jié)構(gòu)簡化為N條線段，第i個線段的兩個端點為(x_i-1,y_i-1)、(x_i,y_i)，建立建筑結(jié)構(gòu)布料區(qū)域函數(shù)F_S(x,y)，見公式(2)；

步驟三，將布料區(qū)域內(nèi)的障礙區(qū)域簡化為S條線段，第j條線段的端點坐標(biāo)記為(x_obs(j-1),y_obs(j-1))、(x_obsj,y_obsj),j＝1,2,...,S；障礙區(qū)域邊界上的點記為L_obsj(x,y)，滿足公式(3)：

步驟四，設(shè)定橫折臂混凝土布料機避開障礙物的充分必要條件，針對任意的障礙線段L_obsj，橫折臂布料機的狀態(tài)函數(shù)F_L所對應(yīng)的線段組L_i(x)(i＝1,2,…,M)不滿足公式(4)或在滿足公式(4)的條件下同時滿足公式(5)；

[L_ij^*(x_ijmax)-L_obsj(x_ijmax)][L_ij^*(x_ijmin)-L_obsj(x_ijmin)]＞0,i＝1,2,...,M；j＝1,2,...,S； (5)

步驟五，將公式(1)至公式(3)設(shè)定為約束條件，并根據(jù)橫折臂混凝土布料機避開障礙物的充分必要條件，將布料需求指標(biāo)轉(zhuǎn)量化為評價函數(shù)，利用計算機計算滿足要求的布料路徑。

2.如權(quán)利要求1所述的橫折臂混凝土布料機布料路徑規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟五中，將公式(1)至公式(3)設(shè)定為約束條件，包括如下步驟：

初始化數(shù)學(xué)模型，對公式(1)至公式(3)中的已知參數(shù)進行賦值；

根據(jù)橫折臂布料機各臂架長度，確定橫折臂布料機構(gòu)布料范圍，從而確定可行解空間A；

根據(jù)障礙區(qū)域關(guān)鍵影響范圍條件劃分可行解空間，具體為：將橫折臂布料機中心點視為光源，沒有障礙物遮擋的區(qū)域記為B1，將障礙物遮擋的陰影區(qū)域記為B2；

針對上述子空間B2區(qū)域內(nèi)的某一布料位置，根據(jù)橫折臂布料機臂架的長度和第一臂架的轉(zhuǎn)角角度，分解可行解空間，找出針對子空間B2，找出最優(yōu)解存在的子空間。

3.如權(quán)利要求1所述的橫折臂混凝土布料機布料路徑規(guī)劃方法，其特征在于，評價函數(shù)為轉(zhuǎn)角之和V＝β₁+β₂+…+β_M(β₁,β₂,…，β_M∈(-π,π])，函數(shù)值越小為最優(yōu)。

4.如權(quán)利要求1所述的橫折臂混凝土布料機布料路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述臂架數(shù)量為3個，所述橫折臂布料機還包括支撐塔架、行走機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)托架，所述旋轉(zhuǎn)托架設(shè)置于第一臂架與第二臂架的連接處下方，用于連接第二臂架及支撐塔架；所述行走機構(gòu)位于支撐塔架的下方；評價函數(shù)可選取為：函數(shù)值越大為最優(yōu)。/