[發明專利]載人機器人運動敏捷性評價方法和評價裝置

有效

• 申請號: 202111315732.6
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114415618B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 高慶吉;羅其俊;岳鳳發;侯世昊
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 天津知曉邦知識產權代理事務所(普通合伙) 12253
• 代理人: 肖偉楊

1.載人機器人運動敏捷性評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）載人機器人作業過程中的安全性約束分析；

2）基于所述安全性約束分析結果，進行載人機器人作業過程中的敏捷性約束分析；

3）基于所述敏捷性約束分析結果，并進行載人機器人作業過程中的平順性約束分析；

在步驟1）中包括：

載人機器人作業過程中保證安全性，不與任意障礙物發生碰撞，可表述為下式：

?(1)

其中，載人機器人與任意障礙物之間的安全距離，其中載人機器人的最大制動安全距離是；

在步驟2）中包括：

將載人機器人沿全局XY坐標下的位置變化分解為X和Y兩個方向，求解X和Y對應變化量所需最短時間和得到載人機器人沿X和Y軸的等效加速度為：(2)

其中，和分別對應表示x方向和y方向的變化量，和分別對應表示x方向和y方向的加速度，和分別為載人機器人沿X和Y軸的等效加速度；

由此，可以以和為半主軸建立橢圓形的等效加速度包絡；

為更好的表達敏捷性，構造圓形包絡，使得圓形面積和橢圓面積數值相等，定義該圓形的半徑為敏捷因子，敏捷因子越大時，機動體的敏捷性越高，反之敏捷性越低，敏捷因子可表示為：

?(3)

其中，和為載人機器人在X和Y方向對應變化量所需最短時間，和分別對應表示X方向和Y方向的變化量；

在步驟3）中包括：

設x，y，z坐標軸方向的加權加速度如下式（4）：

?(4)

其中，表示x方向的加速度，表示頻帶加權系數；

遍歷加速度的整個過程，設整個過程中的峰值為則得汽車振動系數為：

?(5)

當時，使用基本評價法；基本評價法根據下式（6）計算加權加速度均方值其中時間取120秒，

(6)

當同時考慮椅面，，三個軸向的振動時，總的加權加速度均方根值?根據下式（7）得到：

?(7)

其中，表示的加權加速度，?表示方向的加權加速度，表示方向的加權加速度；

當時，采用加權加速度4次方根值估計載人機器人行駛時偶爾遇到的過大脈沖引起的大幅度振動對人體的影響，輔助評價法中，采用振動劑量值作為評價指標，如下式（8）所示：

(8)

當載人機器人的加權加速度均方根數值在0.8以下，滿足載人機器人的乘載平順性要求，進而推算得到相應的啟停加速度。

2.載人機器人運動敏捷性評價裝置，其特征在于，包括安全性約束分析模塊、敏捷性約束分析模塊和平順性約束分析模塊，其中，

1）安全性約束分析模塊用于分析載人機器人運行的安全性，包括：

所述載人機器人作業過程中保證安全性，不與任意障礙物發生碰撞，可表述為下式：

?(1)

其中，載人機器人與任意障礙物之間的安全距離,其中載人機器人的最大制動安全距離是;

2）敏捷性約束分析模塊用于分析載人機器人運行的敏捷性，包括：

將載人機器人沿全局XY坐標下的位置變化分解為X和Y兩個方向，求解X和Y對應變化量所需最短時間和得到載人機器人沿X和Y軸的等效加速度為：(2)

由此，可以以和為半主軸建立橢圓形的等效加速度包絡；

為更好的表達敏捷性，構造圓形包絡，使得圓形面積和橢圓面積數值相等，定義該圓形的半徑為敏捷因子，敏捷因子越大時，機動體的敏捷性越高，反之敏捷性越低，敏捷因子可表示為：

(3)

3）平順性約束分析模塊用于分析載人機器人運行的平順性，包括：

設x，y，z坐標軸方向的加權加速度如下式（4）：

(4)

遍歷加速度的整個過程，設整個過程中的峰值為，則得汽車振動系數為：

?(5)

當時，使用基本評價法；基本評價法根據下式（6）計算加權加速度均方值，其中時間取120秒，

?(6)

當同時考慮椅面，，三個軸向的振動時，總的加權加速度均方根值根據下式（7）得到：

(7)

當時，采用加權加速度4次方根值估計載人機器人行駛時偶爾遇到的過大脈沖引起的大幅度振動對人體的影響，輔助評價法中，采用振動劑量值作為評價指標，如下式（8）所示：

?(8)

當載人機器人的加權加速度均方根數值在0.8以下，滿足載人機器人的乘載平順性要求，進而推算得到相應的啟停加速度。