[發明專利]一種隧道自動化維護多臂機器人及其控制方法

有效

• 申請號: 202010955968.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112282787B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 蔣奇;孫偉凱;張慶松
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是，包括自動化任務規劃方法、機械臂軌跡規劃方法以及人工交互工作方法；

自動化任務規劃方法，包括如下步驟：

采用Apriori關聯分析算法，構建隧道缺陷情況與維護操作流程對應關系模型；獲取隧道的缺陷情況數據；將缺陷情況數據輸入至隧道缺陷情況與維護操作流程對應關系模型中，輸出隧道維護操作方案；

機械臂軌跡規劃方法，包括如下步驟：

獲取激光雷達的隧道三維環境信息、隧道表面病害位置、障礙物分布及機械臂位置信息;

利用訓練好的深度強化學習網絡，對激光雷達采集的隧道三維環境信息與機械臂位置信息通過場景解析網絡進行解析處理；

采用Lstm網絡預測輸出機械臂運行狀態作為實時的機械臂規劃軌跡，直至機械臂末端執行機構到達隧道表面病害位置；

所述隧道自動化維護多臂機器人，包括行走機構，設置在行走機構上的固定底盤，設置在固定底盤上的若干個多自由度機械臂以及主控平臺，所述多自由度機械臂末端搭載有圖像檢測裝置以及維護工具固定槽，所述主控平臺分別與多自由度機械臂、圖像檢測裝置以及設置在維護工具固定槽的維護工具通信連接；在每個多自由度機械臂上設置圖像檢測裝置，圖像檢測裝置包括CCD面陣相機、紅外成像儀、激光掃描儀與信息傳輸系統，所述CCD面陣相機、紅外成像儀、激光掃描儀分別通過信息傳輸系統將與控制平臺通信連接。

2.如權利要求1所述的一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是：人機交互工作方法，包括如下步驟：

實時獲取人機交互裝置的反饋遙操作主手輸入的移動方向以及移動力度；

按照移動方向移動機械臂，通過主手感知移動力度計算移動速度，按照移動速度移動。

3.如權利要求1所述的一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是：多自由度機械臂至少包括依次連接的第一機械臂、第二機械臂和第三機械臂，所述機械臂之間的連接處設置軸向旋轉關節和俯仰關節。

4.如權利要求1所述的一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是：多自由度機械臂兩兩成對設置在固定底盤上，控制平臺控制兩兩成對設置的多自由度機械臂協同工作。

5.如權利要求1所述的一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是：固定底盤包括上層支撐面和下層支撐面，所述上層支撐面和下層支撐面之間設置螺旋升降臺，上層支撐面上設置控制平臺以及多自由度機械臂，螺旋升降臺提供軸向方位旋轉實現高度調整。

6.如權利要求1所述的一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是：維護工具包括切割器，鉆機或/和注漿管。

7.如權利要求1所述的一種隧道自動化維護多臂機器人的控制方法，其特征是：控制平臺還設置有人機交互裝置，所述人機交互裝置包括顯示裝置、力反饋遙操作主手，所述顯示裝置、力反饋遙操作主手分別與控制平臺通信連接。