[發明專利]一種用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法

有效

• 申請號: 202010150313.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111300415B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 程敏;林歡;毛成林
• 申請（專利權）人: 億嘉和科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;H02G1/02;H02G1/14
• 代理公司: 南京理工信達知識產權代理有限公司 32542
• 代理人: 唐紹焜

1.一種用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：包括步驟：

(1)以支線根部所在位置為原點建立坐標系，原點記為A，以經過原點并與主線平行的平行線作為x軸，在x軸和x軸在水平面上的投影確定的平面內以經過原點并與x軸相交的垂線作為z軸，依據右手定則確定y軸；

(2)根據已知的支線根部到支線末端的長度s、支線根部和主線之間的高度差h以及支線根部到主線在xy平面上投影的距離l，計算出支線掛好后的掛線點的所有可能的空間位置，從而計算出掛線點的候選范圍；

(3)根據支線末端位置和步驟(2)計算出的每個候選掛線點計算出機械臂的工作空間；

(4)對步驟(3)得到的每個候選掛線點對應的機械臂的工作空間取工作空間中心作為對應掛線點的機械臂的最佳工作位置；

(5)將步驟(4)得到的所有候選掛線點的機械臂的最佳工作位置構成機械臂新的工作空間，選擇此工作空間的中心作為機械臂的最佳工作位置。

2.根據權利要求1所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：掛線點的候選范圍計算如下：

用拋物線方程y＝ax²+bx+c進行掛線的曲線擬合，確定掛線點坐標，記掛線點為B；原點A為拋物線上一點，則c＝0，拋物線方程y＝ax²+bx；

將掛線點B在xy平面的投影點B’距離A點的距離設為w，則掛線點B的坐標為(v,l,aw²+bw)，從幾何關系得到掛線點B的坐標為：

其中，v為B’到y軸距離，l為B’到x軸距離，則

根據已知A，B間的拋物線弧長為s，則

不定積分可得

將式(1)代入式(2)，公式中b，w是變量，不同的b可以求得不同的w，因此得到掛線點集合{B₁，B₂，B₃，…，B_n}。

3.根據權利要求2所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：步驟(2)中，任意兩個候選{B_i，B_j}之間的距離D(B_i，B_j)5cm。

4.根據權利要求3所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：D為歐氏距離。

5.根據權利要求1所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：使用一只機械臂完成支線掛線任務，每個候選掛線點對應的機械臂的工作空間計算如下：

設帶電作業機器人的機械臂在坐標系里位置為O，則根據機械臂長度建立距離條件約束：

α_AD(O，A)β_A

α_BD(O，B_n)β_B

對任一掛線點B_n滿足條件的機器人位置集合為集合即為掛線點B_n的對應工作空間；α_A和β_A分別表示機械臂位置與支線根部之間的位置的最小值和最大值，α_B和β_B分別表示機械臂位置與掛線點之間的位置的最小值和最大值；

之后，對集合取其中心作為該掛線點B_n的最佳作業位置：

進而，對全部B_n，所有掛線點的最佳作業位置的集合記為：構成機械臂新的工作空間，取該工作空間的中心作為機械臂的最佳作業位置：

6.根據權利要求5所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：任意兩個候選之間的距離

7.根據權利要求5所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：α_A＝α_B＝1.0m，β_A＝β_B＝1.7m。

8.根據權利要求5所述的用于帶電作業機器人場景下的最佳作業位置確定方法，其特征在于：使用兩只機械臂來協同完成支線掛線任務，機械臂1用于抓線，機械臂2用于掛線；則根據兩只機械臂的位置關系得到機械臂1在坐標系里位置仍為O，機械臂2在坐標系里位置為O′，則根據機械臂長度建立距離條件約束：

α_AD(O，A)β_A

α_BD(O′，B_n)β_B

其余與使用一只機械臂完成支線掛線任務相同。