[发明专利]规划臂架安全布料状态的方法及装置、工程机械

权利要求书

1.一种规划臂架安全布料状态的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过调整臂架末端连杆的姿态来得到满足第一条件的所述臂架末端连杆的关节位置集合，其中所述第一条件为：所述臂架末端连杆与环境障碍物之间的最小距离达到设定的第一安全距离，其中调整臂架末端连杆的姿态是指：针对布料时对臂架末端的姿态没有限定的任务空间的冗余自由度，保持所述臂架末端连杆的末端处于布料点不动，而调整所述臂架末端连杆的关节运动，以搜寻满足所述第一条件的所述臂架末端连杆的关节位置集合；以及

针对所述臂架末端连杆的关节位置集合中的每一个所述臂架末端连杆的关节位置，通过调整除所述臂架末端连杆之外的其它臂架连杆与所述环境障碍物之间的距离，来得到满足第二条件的臂架安全布料状态集合，其中所述第二条件为：每一个臂架连杆与所述环境障碍物之间的最小距离均达到设定的对应安全距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为具有N自由度的臂架从所述臂架末端连杆的关节处开始为臂架连杆的关节依次设置控制点直到第N-1个控制点，将所述N-1个控制点分别依次标记为P₀至P_N-2，其中，控制点P₀在所述臂架末端连杆的关节处；

通过调整臂架末端连杆的姿态来得到满足第一条件的所述臂架末端连杆的关节位置集合，包括：

获取当所述臂架末端连杆的末端处于布料点、且所述臂架末端连杆姿态竖直向下时对应的所述控制点P₀的初始位置；

在所述控制点P₀的水平方向上生成多个运动方向的单位矢量；

针对每个所述单位矢量，执行以下步骤：在保持所述臂架末端连杆的末端处于所述布料点不动的情况下，控制所述控制点P₀从所述初始位置沿着所述单位矢量的方向移动，以搜寻针对所述单位矢量是否存在满足所述第一条件的所述控制点P₀的位置；以及

将所有满足所述第一条件的所述控制点P₀的位置形成满足所述第一条件的所述臂架末端连杆的关节位置集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在所述控制点P₀的水平方向上生成多个运动方向的单位矢量包括：在所述控制点P₀的水平方向上均匀地生成多个运动方向的单位矢量；和/或

生成的所述单位矢量的数量根据处于距离所述臂架末端一预设范围内的环境障碍物的数量确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，生成的所述单位矢量的数量根据处于距离所述臂架末端一预设范围内的环境障碍物的数量确定，包括根据以下公式确定所述单位矢量的数量：

k(n)＝a+α*n

其中，k(n)为所述单位矢量的数量；n为处于距离所述臂架末端一预设范围内的环境障碍物的数量；α为预设斜率且α≥1；a为预设值且a≥1。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在保持所述臂架末端连杆的末端不动的情况下，控制所述控制点P₀沿着所述单位矢量的方向移动，以搜寻针对所述单位矢量是否存在满足所述第一条件的所述控制点P₀的位置，包括：

利用臂架的冗余自由度将所述单位矢量映射到零空间中获得所述控制点P₀的移动速度；以及

以预设的第一时间步长、按照所述移动速度，从所述控制点P₀的所述初始位置起移动所述控制点P₀，直到搜寻到满足所述第一条件的所述控制点P₀的位置且所述臂架末端连杆的姿态变化的角度未超出设定的允许范围、或者直到未搜寻到满足所述第一条件的所述控制点P₀的位置而所述臂架末端连杆的姿态变化的角度超出设定的允许范围。