[发明专利]规划臂架安全布料状态的方法及装置、工程机械

说明书

本发明实施例提供一种规划臂架安全布料状态的方法及装置、工程机械，属于工程机械领域。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；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。其能够为无人化布料施工过程中选择合适布料状态奠定基础。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种规划臂架安全布料状态的方法及装置、工程机械。

背景技术

在完全自主布料的任务中，用户只需输入布料点的笛卡尔坐标系下的位置，无需通过人工示教获得关节空间的位置，因此需要相应的方法来计算能够使得臂架末端到达目标布料点的方法。相关技术中，使用冗余机器人的逆运动学求解方法来获得臂架关节的目标位置，然后对臂架关节进行控制以最终实现自主布料。

然而冗余机器人的逆运动学求解方法没有考虑环境中的障碍物是否与机器人产生碰撞，另外也没有考虑任务空间中的冗余自由度。另外，在实际布料过程中混凝土会对臂架产生一定的冲击，导致臂架存在一定范围内的抖动，因此如何自主的规划出臂架末端到达布料点所对应的各个关节的位置，使得臂架连杆能够与障碍物保持一定安全距离，是实现完全自主布料功能中需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种规划臂架安全布料状态的方法及装置、工程机械，用于至少解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种规划臂架安全布料状态的方法，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；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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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