[發明專利]抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置及其軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 202010636352.1
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111633665B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 高興宇;侯曉玲;廖斌;彭艷華;李明楓;鄒翔;陳藝海;尹炳強;張康瑞;胡增
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/12;B25J9/16;B25J17/00;G01N29/06;G01N29/22
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

1.一種抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置，其特征在于，包括兩個機械臂和雙目相機，兩個機械臂分別設在檢測臺周邊的機械臂支撐底座上，檢測臺上放置待檢測的金屬板，兩個機械臂配合夾取電磁換能器在待檢測金屬板上移動檢測；雙目相機設在檢測臺周邊的支撐架上，用于采集待檢測金屬板、電磁換能器、機械臂的圖像；

所述的機械臂，包括第一轉軸、支撐柱、第一機械臂、固定裝置、第一舵機、第二機械臂、第二舵機、第二轉軸、機械爪、減速電機；支撐柱的底部通過第一轉軸與支撐底座連接，第一轉軸由安裝在支撐底座上的電機控制旋轉；第一機械臂固定在支撐柱的頂部，第一舵機的一端通過固定裝置與第一機械臂連接，第一舵機的另一端與第二機械臂的一端連接，第二機械臂的另一端與第二舵機的一端連接，第二舵機的另一端通過第二轉軸與機械爪連接；減速電機設在機械爪上，與機械爪的齒輪連接。

2.根據權利要求1所述的一種抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置，其特征在于，所述的機械爪，其夾取部設有用于防滑、緩沖的橡膠。

3.根據權利要求1所述的一種抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置，其特征在于，所述的機械臂，由鋁合金材質制作而成，防止在移動電磁超聲換能器時被磁鐵吸住。

4.根據權利要求1所述的一種抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置，其特征在于，所述的雙目相機，為ZED雙目相機，采集到的圖像通過數據線傳輸至上位機。

5.一種抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置的軌跡規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)雙目相機將采集到待檢測金屬板、電磁換能器、機械臂的圖像傳輸至上位機；

2)上位機通過雙目視覺算法對圖像信息進行處理，得到待檢測金屬板、電磁換能器、機械臂的幾何信息，通過ROS軟件將待檢測金屬板劃分成若干個檢測區域，以及得到換能器的擺放位置信息；

3)利用步驟2)得到的待檢測金屬板、電磁換能器、機械臂的幾何信息建立障礙物模型；

4)對步驟3)得到的障礙物模型進行碰撞檢測，設置機械臂的搜索空間，若機械臂在搜索空間內無碰撞發生，則進行對機械臂進行運動軌跡的規劃；

5)建立人工勢場，采用量子行為粒子群算法協助機械臂在檢測區域逃離勢能局部極小點，得到機械臂的運動軌跡；

6)通過模糊神經網絡PID算法控制減速電機使機械臂按照運動軌跡將電磁換能器準確放到預定位置上，電磁換能器對待測金屬板的某一檢測區域完成檢測；

7)將機械臂的位姿初始化，重復步驟1)-步驟6)完成剩余待測金屬板檢測區域的檢測。

6.根據權利要求5所述的一種抓取電磁換能器協助無損檢測的裝置的軌跡規劃方法，其特征在于，步驟3)中，所述的障礙物模型，包括障礙物和機械臂，建立方法包括如下步驟：

對于障礙物，假設障礙物模型中的基本形狀是三角形，包圍盒包圍著障礙物模型的所有三角形，設包圍盒內設第i個三角形的頂點矢量為p_i、q_i和r_i，則平均值u和協方差矩陣C定義如下：

上述公式(1)和公式(2)中，n為包圍盒包圍的三角形的數量，u為模型的均值，即包圍盒的中心位置，它們均為R³中的一個向量，例如C為一個3×3的對稱矩陣。協方差矩陣具有三個相互正交的特征向量，將其正規化操作后，作為一個基底，即可得到包圍盒的方向軸，將所有頂點投影到方向軸上，計算在軸上的最大和最小值，來確定包圍盒的大小；

對于機械臂，用球體表示關節，用圓柱體表示連桿，將機械臂模型進行簡化，形成膠囊體結構。