[发明专利]一种举高消防机器人控制方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种举高消防机器人控制方法、装置及系统，该系统包括车体、塔臂、联动臂、主臂和伸缩臂；该方法包括控制塔臂与车体关节旋转角度，调节消防炮粗对准消防目标方向；联合控制塔臂、联动臂、主臂和伸缩臂，调节消防炮举高高度，使消防炮高度对准消防目标；控制消防炮台与伸缩臂关节旋转角度，调节消防炮俯仰角，使消防炮精确对准消防目标。本发明对举高消防机器人的调节不需要人为手动控制，通过顺序控制关节运动，实现举高臂运动路径平稳可控。

技术领域

本发明涉及一种举高消防机器人控制方法、装置及系统，属于消防控制技术领域。

背景技术

随着经济不断地发展，人们生活水平越来越提高，机器人应用开始出现在各行各业中，协助工作人员解决各类问题。特别是消防行业，机器人不仅能协助消防人员获取更多现场信息，还能代替消防人员进入危险领域进行消防工作，提升了消防工作人员灭火救援的能力和效率，更能大大减少工作人员作业危险系数，有效保障相关人员的生命安全。

消防机器人种类繁多，其中举高机器人是为最常见的一种。举高机器人通常在举高臂的末端安装风炮、水炮等消防设备；甚至可以在举高末端安装救援台，将救援台升到指定高度救援高处被困人员。传统的举高消防机器人是通过人员手动操纵操作杆一个个关节进行控制，使得举高臂到达目标高度，这种控制方式操作繁琐，人为误操作概率高，造成控制效率低下，控制精度低；并且需要培训专业人员操纵，培训成本高。中国专利申请号201210398019.7公开了一种举高消防车臂架控制系统及控制方法，该控制方法是根据预先设定的臂架目标位置参数，以及检测装置所检测到实时臂长度和角度，同时控制所有的执行机构完成臂架全部动作，不进行单独控制每个臂运动。虽然同时发出控制每个臂运动可以对控制流程简单化，缩短控制时间，但由于同时发出控制每个臂运动，只关注初始状态和目标状态，举高臂的中间运动姿态无法控制，中间路点无法得到控制，路径不可控容易产生自身碰撞以及与环境物体发生碰撞，造成了严重的事故,作业过程得不到安全保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种举高消防机器人控制方法、装置及系统，不需要人为手动控制，通过顺序控制关节运动，举高臂运动路径实现平稳可控。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种举高消防机器人控制系统，包括：车体、塔臂、联动臂、主臂和伸缩臂；所述车体与塔臂之间以转动关节形式链接，所述塔臂和联动臂以联动关节形式链接，所述联动臂和主臂之间以转动关节链接，所述主臂和伸缩臂之间以平移关节链接，所述消防炮台与伸缩臂之间以关节形式链接；所述消防炮台用于安装消防炮。

本发明还提供一种举高消防机器人控制方法，包括：

控制塔臂与车体关节旋转角度，调节消防炮粗对准消防目标方向；

联合控制塔臂、联动臂、主臂和伸缩臂，调节消防炮举高高度，使消防炮高度对准消防目标；

控制消防炮台与伸缩臂关节旋转角度，调节消防炮俯仰角，使消防炮最终对准消防目标。

进一步的，所述调节消防炮粗对准消防目标方向，包括：

获取消防目标点位置，计算得到消防目标点相对于车体位置(Xt,Yt,Hc)，

其中，Xt,Yt,Hc分别为X轴，Y轴和Z轴坐标，以右手定则为基础，车头方向X轴方向，垂直于车体为Y轴方向，Z轴为高度；

如果Xt＞0，则控制塔臂相对车体转动角度为：Jt0＝arctan(Yt/Xt)；

如果Xt＜0，则控制塔臂相对车体转动角度为：Jt0＝Pi+arctan(Yt/Xt)；

其中，Jt0为塔臂相对车体转动角度，Pi为圆周率。

进一步的，所述调节消防炮举高高度，包括：