[发明专利]起重机吊装物路径规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及起重机吊运领域，具体而言，涉及一种起重机吊装物路径规划方法。

背景技术

随着社会的加速发展，石油、化工、冶金、电力、海洋工程、桥梁建设等快速的发展，吊装工程也向复杂化发展。在吊装现场，先是由吊装工作人员依据吊装现场的场景制定初步吊装方案，然后地面吊装指导人员依据真实吊装修正初步吊装路径，最后由地面吊装指导人员依据修正后的吊装路径指导完成吊装。该种吊装方案中吊装路径是依据经验制定，没有合理的理论推导机制，没有依据吊装原则进行吊装路径规划。因此，现在的吊装路径规划存在以下不足：(1)可执行度不高，场景中障碍物对吊装路径的影响考虑不充分；(2)规划路径不一定是最优路径，没有对路径规划进行最优搜索。

在专利公开日为“2009年5月27日”，公开号为“CN101441736A”，发明名称为“汽车起重机机器人路径规划方法”的中国发明专利中，新乡市起重机厂有限公司提出了一种汽车起重机机器人路径规划方法。该路径规划方法是涉及汽车起重机机器人的路径规划方法，该方法基于神经网络能量函数的自主移动机器人路径规划算法，该方法定义路径总能量函数为碰撞函数罚函数与相应于路径长度部分能量函数加权和。通过检测路径点的出发点与目标点是否都在障碍物的轴线上，随即选择一个路径点，适当改变路径点坐标后再进行路径规划。在路径规划过程中检测路径点的位置是否在障碍物内，依据路径点位于障碍物内外的不同位置用不同的动态运动方程移动路径点的位置，使其朝着使总能量函数的函数值减小的方向运动，最终规划出最短的避障路径。

上述的路径规划方法存在以下问题：

该方法将障碍物物假设为很简单的物体，没有充分考虑障碍物高度因素；该方法搜索的是最短路径，而在实践中需要的依据现场实用的吊装规则进行吊装路径搜索；该方法是基于神经网络算法，属于智能算法，该方法的收敛性以及稳定性较差。

发明内容

本发明旨在提供一种起重机吊装物路径规划方法，能够快速高效地计算出障碍物之间的距离，精确地寻找吊装规划路径，提高吊装物吊运的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种起重机吊装物路径规划方法，起重机包括起重机转台和变幅机构，该方法包括：将障碍物在起重机工作平面上进行投影；对投影进行极径化处理，将障碍物的坐标表达形式转换为极坐标表达形式；对位于吊装物路径上的障碍物进行分析，确定吊装物可通过路径；根据吊装原则确定吊装路径。

进一步地，将障碍物在起重机工作平面上进行投影包括：确定吊装物的工作区域；对工作区域内的障碍物高度进行分析，确定需要进行投影的障碍物；选定起重机工作平面，确定投影基准面；将需要进行投影的障碍物在投影基准面上进行投影。

进一步地，将障碍物在起重机工作平面上进行投影之后，对投影进行极径化处理之前还包括：对投影在投影基准面上的障碍物投影进行规则化处理，使该障碍物投影形成预定的图形形状，该图形形状为正多边形，矩形、圆形、或椭圆形。

进一步地，对投影进行极径化处理，将障碍物的坐标表达形式转换为极坐标表达形式包括：以起重机转台中心为回转中心，以回转中心距离吊装起点和吊装终点的距离中较大值为半径，确定吊装物的吊装区域；对吊装区域内的障碍物进行极径化处理。

进一步地，对位于吊装物路径上的障碍物进行分析包括：通过极坐标将吊装区域进行网格化处理，确定障碍物所在区域；建立网格化区域数据存储表，确定可行吊装工作区域；建立障碍物标识网格数据表。

进一步地，通过极坐标将吊装区域进行网格化处理包括：将吊装区域按照极径方向和极角变化方向分割为多个网格点；确定障碍物所在区域包括：检验网格点是否在障碍物区域内，并将位于障碍物区域内的网格点标示为相应的障碍物编号；建立障碍物标识网格数据表包括：将标示后的障碍物编号对应填入网格化区域数据存储表内，建立障碍物标识网格数据表。

进一步地，检验网格点是否在障碍物区域内包括：确定网格化区域内障碍物的极坐标范围，并将网格点转换为极坐标；将网格点转换的极坐标与障碍物的极坐标范围进行比较，确定网格点是否位于障碍物极坐标网格化区域范围内。

进一步地，建立障碍物标识网格数据表之后，根据吊装原则确定吊装路径之前还包括：分析障碍物标识网格数据表，建立吊装物在可行吊装工作区域内的变幅穿行直径表。

进一步地，建立吊装物在可行吊装工作区域内的变幅穿行直径表之后，根据吊装原则确定吊装路径之前还包括：分析障碍物标识网格数据表，建立吊装物在可行吊装工作区域内的回转穿行直径表。