[发明专利]单缸插销式多级顺序伸缩路径优化方法

权利要求书

1.一种单缸插销式多级顺序伸缩路径优化方法，伸缩臂具有n节臂，其特征在于，包括下列步骤：

步骤(1)：接收伸缩臂当前状态集{A[1]、A[2]…A[n]}、伸缩臂目标状态集{T[1]、T[2]…T[n]}；其中：n为伸缩臂节数；

A[i]为第i节臂的当前状态，A[i]的值为m，m为正整数，表示臂节上分布的销孔位置，如：第1个销孔、第2个销孔……第m个销孔，每个销孔对应不同的油缸行程；臂节插销在不同的销孔中，从而有不同的伸出长度；

伸缩臂当前状态集{A[1]、A[2]…A[n]}是：有n节伸缩臂，每节臂当前伸出的长度的集合；

T[i]为第i节臂的目标状态，T[i]的值为m，m为正整数，表示臂节上分布的销孔位置，如：第1个销孔、第2个销孔……第m个销孔，每个销孔对应不同的油缸行程；臂节插销在不同的销孔中，从而有不同的伸出长度；

伸缩臂目标状态集{T[1]、T[2]…T[n]}是：有n节伸缩臂，每节臂目标伸出的长度的集合；

步骤(2)：根据所述伸缩臂当前状态集、所述伸缩臂目标状态集，以及可用于伸缩的伸缩油缸行程，计算缩臂极限状态集{O[1]、O[2]…O[n]}；

所述缩臂极限状态集是指：多级顺序伸缩更换臂长时，是将臂节先顺序缩回，然后再顺序伸出；通过油缸有效行程判断，某些臂节可以不用缩回，就可以越过它顺序伸缩其它臂节；或者某些臂节无需先缩，可以直接将其伸至目标位，不影响后续臂节的伸缩；这些可以保留的臂节、可以先伸至目标位的臂节、和其它需缩回的臂节，加上开始切换到伸出的最末臂节状态的组合，称为缩臂极限状态集；缩臂极限状态集的总长度一定在伸缩油缸总行程、一节臂长的范围内，路径优化算法的目的是寻找缩臂极限状态集；

O[i]为第i节臂的缩臂极限状态，O[i]的值为m，m为正整数，表示臂节上分布的销孔位置，如：第1个销孔、第2个销孔……第m个销孔，每个销孔对应不同的油缸行程；臂节插销在不同的销孔中，从而有不同的伸出长度；

缩臂缩臂极限状态集{O[1]、O[2]…O[n]}是：有n节伸缩臂，每节臂缩臂极限长度的集合；

在所述步骤(2)中执行以下步骤：

步骤(21)：将当前状态集{A[1],A[2],…,A[n-1]}和目标状态集{T[1],T[2],…,T[n-1]}进行排列组合：从第1节臂开始，直到第n-1节臂，依次执行：在第i节臂中选取A[i]或者T[i]，作为中间状态集第i节臂的元素tM{i,j},j为第j个排列组合出的臂长组合状态集，i为该臂长组合状态集中第i节臂，总共得出2^n-1个中间状态集，加上最末节臂状态恒取T[n],于是组成含2^n-1个集合的中间状态集tM{}；

步骤(22)：设定评估条件，评估公式系列如下：其中，n节伸缩臂共n个评估公式：

i＝1时，C[1]<＝1？(1)

i＝2时，C_tM[1,j]+C[2]<＝1？(2)

i＝3时，C_tM[1,j]+C_tM[2,j]+C[3]<＝1？(3)

……

i＝n时，C_tM[1,j]+C_tM[2,j]+...+C_tM[n-1,j]+C[n]<＝1？(n)

当臂节数为n时，j＝2^n-1；

C_tM[i,j]:排列组合后所得的中间状态集tM{}中，第j个排列组合出的臂长组合状态集，第i节臂的行程，取值为0％-100％；

C[i]:第i节臂所需的最大行程，取值为0％-100％；C[i]＝Max(C_A[i],C_T[i])；

C_A[i]：第i节臂当前的行程，取值为0％-100％；

C_T[i]：第i节臂目标的行程，取值为0％-100％；

步骤(23)：将得出的中间状态集tM{}中所有集合逐一运用公式(1)～公式(n)评估，满足所有n个评估公式的为缩臂极限状态集，选出；

步骤(24)：待2^n-1个中间状态集都评估完成后，将第1节臂缩1、全缩，生成新的当前状态集{1,A[2],A[3],…,A[n-1]}和目标状态集{1,T[2],T[3],…,T[n-1]}，进行排列组合，得出2^n-2个中间状态集，加上最末节臂恒取T[n],于是组成含2^n-2个集合的中间状态集tM{}；

步骤(25)：重复步骤(23)；

步骤(26)：待2^n-2个中间状态集都评估完成后，将第1、2节臂缩1、全缩，生成新的当前状态集{1,1,A[3],…,A[n-1]}和目标状态集{1,1,T[3],…,T[n-1]}，进行排列组合，得出2^n-3个组合，加上最末节臂恒取T[n],于是组成含2^n-3个集合的中间状态集tM{}；

步骤(27)：重复步骤(23)；

步骤(28)：类似步骤(26)循环，待前(n-2)节臂全缩完后，生成新的当前状态集{1,1,…,1,A[n-1]}和目标状态集{1,1,…,1,T[n-1]}，进行排列组合，得出2¹＝2个组合，加上最末节臂恒取T[n],于是组成含2个集合的中间状态集tM{}，重复步骤(23)；

步骤(3)：根据所述当前伸缩状态集、所述目标伸缩状态集、以及所计算得出的缩臂极限状态集，按照顺序伸缩臂的原则，规划伸缩路径：从所述伸缩臂当前状态集——所述缩臂极限状态集，为顺序缩臂；从所述缩臂极限状态集——所述伸缩臂目标状态集，为顺序伸臂；

顺序缩臂是指：先缩第1节臂、再缩第2节臂……最后缩第n节臂；

顺序伸臂是指：先伸第n节臂、再伸第n-1节臂……最后伸第1节臂；

步骤(2)得出的所述缩臂极限状态集可能是一个，也可能是多个，若得出多个，则将得出的多个所述缩臂极限状态集均按步骤(3)所述方法规划伸缩路径；然后从中选出，从所述伸缩臂当前状态集——所述伸缩臂目标状态集使用步数最少的所述缩臂极限状态集，作为最优路径。