[發明專利]一種用于架空線路檢修機械臂的碰撞檢測方法

在審

• 申請號: 202010905438.X
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112008729A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 劉榮海;蔡曉斌;何程;郭新良;鄭欣;楊迎春;孫奇;周靜波;許宏偉;虞鴻江;焦宗寒;陳國坤;代克順;何運華;孔旭輝
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明公開了一種用于架空線路檢修機械臂的碰撞檢測方法，所述方法包括：通過簡單幾何體對機械臂作業空間內的障礙物進行近似；通過圓柱體對機械臂的連桿進行近似；通過圓柱體與簡單幾何體的空間位置關系，判斷機械臂與障礙物是否發生碰撞。本發明通過采用簡單幾何體對障礙物進行近似，采用圓柱體對機械臂的連桿進行近似，然后計算圓柱體與簡單幾何體的空間位置關系，從而判斷機械臂與障礙物是否發生碰撞，對比采用單一球體的方法，本發明能夠更準確的描述障礙物的形狀與大小，對比對障礙物進行柵格化的方法，本發明所采用的方法計算量小。

技術領域

本發明涉及電氣領域，尤其涉及一種用于架空線路檢修機械臂的碰撞檢測方法。

背景技術

當前，基于無人設備的架空輸電線路缺陷檢測與故障修復已經成為電力行業面臨的主要問題，其中一種主要的手段就是采用架空線路檢修機械臂。架空線路檢修機械臂與架空線路巡檢機器人并不完全相同，不只是利用相機、激光雷達等感知設備對線路的缺損狀況進行檢測，還需要對發現的缺損狀況進行修復，比如架空導線的局部缺損、防震錘的螺栓松動、耐張線夾引流板松動等。

架空線路檢修機械臂在執行檢修任務時，通常需要進行自主作業，因此在驅動關節之前必須完成非碰撞的路徑規劃。由于架空線路環境下不僅存在架空導線，而且還有絕緣子串、防震錘、耐張線夾等各種金具，因此架空檢修機械臂在進行自主路徑規劃過程中必須要對機械臂以及可能存在的各種障礙物進行模型建立，并建立一套碰撞檢測方法。

現有的用于架空線路檢修機械臂碰撞檢測方法主要采用單一球體對空間障礙物進行模擬或者對空間障礙物進行柵格化處理，其中，采用單一球體的方法簡單直接但對空間障礙物的真實形狀描述不夠準確，對障礙物進行柵格化的方法描述精度較高但是計算量過于龐大，一般僅用于機械臂末端的碰撞檢測。

因此，如何設計一種對空間障礙物描述準確、計算量小的用于架空線路檢修機械臂的碰撞檢測方法成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種用于架空線路檢修機械臂的碰撞檢測方法，以解決現有方法對空間障礙物描述不準確、計算量大的問題。

本發明提供一種用于架空線路檢修機械臂的碰撞檢測方法，所述方法包括：

S1：通過簡單幾何體對機械臂作業空間內的障礙物進行近似；

S2：通過圓柱體對機械臂的連桿進行近似；

S3：通過圓柱體與簡單幾何體的空間位置關系，判斷機械臂與障礙物是否發生碰撞。

可選擇的，所述通過簡單幾何體對機械臂作業空間內的障礙物進行近似包括：

S11：當障礙物能夠采用一種簡單幾何體進行近似時，采用與障礙物近似的簡單幾何體對其進行近似，簡單幾何體包括球體、有限長度圓柱體、無限長度圓柱體和直平行六面體；

S12：當障礙物不能采用一種簡單幾何體進行近似時，將障礙物按照簡單幾何進行分割，直至能夠采用一種簡單幾何進行近似，其中，在分割過程中允許部分重疊，但是必須包含整個障礙物。

可選擇的，所述障礙物在各個方向的長度近似相等時，采用球體對其進行近似；

所述障礙物在其中一方向的長度與截面尺寸在同一數量級并且截面近似為圓周時，采用有限長度圓柱體對其進行近似；

所述障礙物在其中一方向的長度大于截面尺寸時，采用無限長度圓柱體近似；

所述障礙物在其中一方向的長度與截面尺寸在同一數量級并且截面近似為多邊形時，采用直平行六面體對其進行近似。

可選擇的，所述通過圓柱體與簡單幾何體的空間位置關系，判斷機械臂與障礙物是否發生碰撞為通過計算圓柱體軸線線段與簡單幾何體之間的最短距離，判斷圓柱體與簡單幾何體是否相交，進而判斷機械臂與障礙物是否發生碰撞。