[发明专利]基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法及装置

权利要求书

1.基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1造波：随机正弦信号发生器应用于重现波，形成运动平台的输入信号,信号的产生：

式中，A_h为随机深沉振幅[0,150]mm均匀分布，A_Φ为随机横摇振幅[0,100]mm均匀分布，A_θ为随机纵摇振幅[0,100]mm的均匀分布，f为随机频率变量[0,0.1]Hz均匀分布，Ω为随机相位变量[-π,π]；

S2深沉运动、横摇运动和纵摇运动的检测：利用安装在运动平台上的加速度传感器来监测运动平台的横摇运动和纵摇运动，采集运动的原始数据，将来自扰动横摇角运动Φ和纵摇角运动θ的原始数据进行滤波，并进行信号采集；深沉运动直接通过读取运动平台的实际角度来获取位移，通过应用正向运动学和网络通信协议采集数据；

S3输入设备：一个标准的操纵杆作为一个通用的输入设备，操纵杆的每个自由度拥有一个平移轴，控制机械手的工作空间，当操作者的手离开机械手，机械手自动地恢复到末端执行器保持的最后位置的点，机械手的信号i，比例缩放因子k，进行采集数据；

S4服务器控制线程：末端执行器的位置X_C，通过如下变换矩阵获得T_C：

T_C＝T_Z T_θ T_Φ T_A，

式中，T_C为末端执行器的位置变换矩阵，T_Z为深沉变换矩阵，T_θ为纵倾变换矩阵，T_Φ为横倾变换矩阵，T_A为机械手变换矩阵，在每一个控制迭代中，末端执行器：

X_snew＝X_slod+k_i，

式中，X_snew为新的设定值，X_slod为来自之前控制迭代的设定值，k_i为机械手的比例缩放因子信号，初始设定值由操作员设定，计算出X_snew和X_C差值，配置相应的采样点，采样点中生成轨迹，确保没有运动学和动力学的限制被超出；

S5驱动线程：读取机械手中实际联合配置的动作值θ_a，把动作值传输到服务器。

2.根据权利要求1所述的基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法，其特征在于，所述的机械手变换矩阵T_A的计算公式如下：

式中，为机械手的普通其次变化矩阵，θ_i为机械手关节参数。

3.根据权利要求1所述的基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法的补偿模拟装置，其特征在于，包括基座，所述的运动平台设置在基座上，所述的机械手设置在运动平台上；所述的运动平台包括上平台、电机一、电机二和电机三，所述的电机一、电机二和电机三固定在基座上，所述的电机一、电机二和电机三输出轴的轴心交于一点，且电机一、电机二和电机三两两之间的间距相等，电机一、电机二和电机三输出轴上分别铰接有支架一、支架二和支架三，所述的支架一、支架二和支架三上分别设置有万向节一、万向节二和万向节三，所述的万向节一、万向节二和万向节三的另一端均设置在上平台上；所述的机械手固定在上平台。

4.根据权利要求3所述的基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法的补偿模拟装置，其特征在于，所述的运动平台由PLC控制，电机一、电机二和电机三的运转由逆变器进行控制。

5.根据权利要求4所述的基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法的补偿模拟装置，其特征在于，所述的机械手采用能够实现六个自由度转动的库卡6R90sixx机械手。

6.根据权利要求3所述的基于海上浮吊作业要求的主动波浪补偿模拟方法的补偿模拟装置，其特征在于，所述的运动平台和机械手上分别设置有独立的平台控制模块和机械手控制模块。