[發明專利]塔式起重機軌跡規劃方法、系統、電子設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202210587642.0
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114967454A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 馬昕;李剛;李貽斌
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.塔式起重機軌跡規劃方法，其特征是，包括：

建立塔式起重機動力學模型并分析，確定驅動狀態量約束條件和非驅動狀態量約束條件；

根據包圍盒理論和塔式起重機工作空間內的障礙物的信息，獲取塔式起重機的防碰撞邊界；

根據驅動狀態量約束條件、非驅動狀態量約束條件和防碰撞邊界，通過與時間相關的多項式軌跡，獲取塔式起重機的運動軌跡以實現對塔式起重機的精確定位、擺動抑制和防碰撞控制。

2.如權利要求1所述的塔式起重機軌跡規劃方法，其特征是，還包括：根據塔式起重機的運動軌跡，通過二分法獲取塔式起重機吊運的最優時間。

3.如權利要求1所述的塔式起重機軌跡規劃方法，其特征是，所述建立塔式起重機動力學模型為通過拉格朗日方法，建立包含吊臂、臺車、吊繩、吊鉤和負載的雙擺塔式起重機動力學模型。

4.如權利要求1所述的塔式起重機軌跡規劃方法，其特征是，根據塔式起重機的吊鉤和負載的位置，基于塔式起重機動力學模型，獲取一組用于表示吊臂回轉角度、臺車變幅位移、吊鉤搖擺角度和負載搖擺角度的輔助信號；

根據驅動狀態量約束條件、非驅動狀態量約束條件和防碰撞邊界，基于所述輔助信號，通過11階多項式軌跡，分別獲取吊鉤在X方向和Y方向以及負載在X方向和Y方向的運動軌跡，通過7階多項式軌跡獲取臺車位移的運動軌跡。

5.如權利要求1所述的塔式起重機軌跡規劃方法，其特征是，根據包圍盒理論和塔式起重機工作空間內的障礙物的位置信息和幾何信息，獲取塔式起重機的吊鉤和負載的安全域集合。

6.如權利要求1所述的塔式起重機軌跡規劃方法，其特征是，所述驅動狀態量約束條件為所述塔式起重機的吊臂加加速度、吊臂加速度、吊臂速度、臺車加加速度、臺車加速度和臺車速度滿足約束條件，所述非驅動狀態量約束條件為所述塔式起重機的吊鉤和負載的擺動角滿足約束條件：

|φ⁽³⁾(t)|≤j_φmax，

|r⁽³⁾(t)|≤≤j_{r max}，

|θ₁(t)|≤k_θ1max，|θ₂(t)|≤k_θ2max，|θ₃(t)|≤k_θ3max，|θ₄(t)|≤k_θ4max

其中，φ⁽³⁾(t)為吊臂加加速度，為吊臂加速度，為吊臂速度，r⁽³⁾(t)為臺車加加速度，為臺車加速度，為臺車速度，θ₁(t)，θ₂(t)分別為吊鉤在X方向和Y方向擺動的角度，θ₃(t)，θ₄(t)分別為負載在X方向和Y方向搖擺的角度，j_φmax、a_φmax和υ_φmax分別表示吊臂加加速度、吊臂加速度和吊臂速度的上限，j_{r max}、a_{r max}和υ_{r max}分別表示臺車加加速度、臺車加速度和臺車速度的上限，k_θ1max，k_θ2max，k_θ3max和k_θ4max分別表示吊鉤搖擺角和負載搖擺角的上限。