[發明專利]基于激光掃描儀的錨護機械臂避障系統和方法

在審

• 申請號: 202210473585.3
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114654471A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 高志強;郭治富;鄧鎵敏;閻志偉;金江;劉偉立;趙永紅
• 申請（專利權）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司;煤炭科學研究總院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳;趙江艷

1.一種基于激光掃描儀的錨護機械臂避障方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將錨護機器人移動到支護作業位置，通過激光掃描儀分別采集巷道頂板和左右側板云點信息；

S2、對巷道頂板和左右側板的云點分別進行平面擬合，分別找到巷道頂板和左右側板的障礙物云點集；

S3、建立錨護機器人機械臂關系坐標系，將巷道頂板和左右側板的障礙物云點集內的障礙物云點進行坐標轉化，轉化到錨護機器人坐標系；

S4、利用RRT算法計算機械臂末端的工作路徑；

S5、根據工作路徑，控制鉆臂完成錨護作業。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光掃描儀的錨護機械臂避障方法，其特征在于，所述步驟S1還包括以下步驟：

激光掃描儀Ⅰ(4)固定在錨護機器人機械臂(10)上，用來采集巷道頂板云點信息，激光掃描儀Ⅱ(5)固定在錨護機器人(8)頂端，用來采集巷道左邊側幫的云點信息，激光掃描儀Ⅲ(7)固定在錨護機器人(8)后端蓋上，用來采集巷道右邊側幫云點信息。

3.根據權利要求1所述的一種基于激光掃描儀的錨護機械臂避障方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟：

S201、分別將激光掃描儀Ⅰ，激光掃描儀Ⅱ和激光掃描儀Ⅲ采集到的云點信息P₁、P₂和P₃由最小二乘擬合成頂板平面和左右側板平面，擬合計算公式為：

其中，A₁，B₁，C₁，D₁表示頂板的擬合平面參數，A₂，B₂，C₂，D₂表示左側板的擬合平面參數，A₃，B₃，C₃，D₃表示右側板的擬合平面參數，N₁、N₂、N₃分別表示云點信息P₁、P₂和P₃中的云點數量，(x_1n、y_1n、z_1n)、(x_2n、y_2n、z_2n)、(x_3n、y_3n、z_3n)分別表示云點信息P₁、P₂和P₃中第n個云點的三維坐標；

S202、分別確定頂板、左右側板平面的距離閾值；

S203、計算云點信息P₁、P₂和P₃中的各個云點到對應的擬合平面的距離，若其大于對應的距離閾值，則判斷為障礙物云點，將其放入對應的障礙物云點集中。

4.根據權利要求3所述的一種基于激光掃描儀的錨護機械臂避障方法，其特征在于，所述步驟S201中，擬合得到的擬合平面方程為：

頂板：A₁x_1n+B₁y_1n+C₁z_1n+D₁＝0；

左側板：A₂x_2n+B₂y_2n+C₂z_2n+D₂＝0；

右側板：A₃x_3n+B₃y_3n+C₃z_3n+D₃＝0。