[發明專利]一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法

在審

• 申請號: 202210509799.1
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114952829A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 賈焦予;袁杰;郭振宇;劉強;馬圣山;趙元龍;李中華;趙康迪
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）對本發明選用的七自由度冗余串聯機器人，進行多種不同自由度構型作業模式的研究；

（2）對機器人不同構型下的不同結構分別進行正逆運動學分析和建模，對其工作空間進行分析；

（3）對有限空間下機器人羽流源標識運動規劃進行研究；

（4）對有限空間下機器人羽流源標識作業模式切換方法進行研究。

2.如權利要求1所述的一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法，其特征在于，步驟（1）中所述的對選用的七自由度冗余串聯機器人，進行多種不同自由度構型作業模式的研究：所述七自由度冗余串聯機器人由七個旋轉關節構成，關節1的軸線垂直于基座，關節3、5、7軸線與機械臂連桿幾何中心重合，關節2、4、6的軸線與前后兩個關節軸線的交點垂直；為滿足實際危險環境下有限空間的作業限制，針對不同大小及形態的工作空間，為機器人設置了多種不同自由度構型的機器人作業模式，根據固定關節數量的不同主要分為7DOF構型、6DOF構型、5DOF構型和4DOF構型；所述7DOF構型、6DOF構型、5DOF構型和4DOF構型及其構型下的不同機器人作業結構，其工作空間和靈巧工作空間皆有所不同，需分別進行正逆運動學分析和工作空間分析。

3.如權利要求1所述的一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法，其特征在于，步驟（2）中所述的對機器人不同構型下的不同結構分別進行正逆運動學分析和建模：運用經典的D-H參數法推導七自由度機械臂的運動學正解；運用位姿分離法、幾何法和最短行程原則相結合的方法進行運動學逆解的解算，實現精度高，計算量小的逆解算法。

4.如權利要求1所述的一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法，其特征在于，步驟（2）中所述的對機器人進行正逆運動學建模與分析的基礎上，對其工作空間進行分析：根據推導出的羽流源標識機器人不同構型下不同結構的運動學正逆解，運用蒙特卡羅法仿真其工作空間點云圖，并把工作空間點云圖分層，以各個子空間體積的相疊加近似求解其工作空間體積，并基于工作空間體積進行連桿長度對工作空間體積的影響分析；根據機械臂在實際環境有限空間下完成羽流源標識作業的限制，對七自由度機械臂的結構參數進行優化分析，使其具有更高的性能，以便在有限空間下更高效的完成標識作業。

5.如權利要求1所述的一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法，其特征在于，步驟（3）中所述的有限空間下機器人羽流源標識運動規劃研究:針對有限空間下冗余機械臂進行標識作業的最優軌跡規劃問題，主要進行基于時間——作業空間最優的軌跡規劃研究；考慮笛卡爾空間，關節空間等方面，在羽流源識別與定位的基礎上，描述機器人在實際任務中的期望運動路徑，結合運動學的研究工作，實時計算機器人運動的相關運動參數，確定機器人的運動情況；采用基于位置的視覺伺服，結合深度圖像進行三維重構，識別羽流泄漏源位置的三維位姿，確定機器人的標識作業區域，并為標識作業提供視覺信息，結合機器人的工作空間選取適宜的機械臂作業模式，然后根據羽流源的位置，對標識作業進行有限空間下的最優軌跡規劃完成標識任務。

6.如權利要求1所述的一種有限空間下機器人羽流源標識運動規劃及其作業方法，其特征在于，步驟（4）中所述的有限空間下機器人羽流源標識作業方法研究: 針對有限空間下機器人羽流源標識作業，本發明提出一種基于有限空間觸發的標識機器人作業模式轉換方法，設計多種不同自由度構型的機器人作業模式進行實時轉換，以適應不同的工作空間區域及大小，實現羽流源標識作業。