[发明专利]载人机器人运动敏捷性评价方法和评价装置

权利要求书

1.载人机器人运动敏捷性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）载人机器人作业过程中的安全性约束分析；

2）基于所述安全性约束分析结果，进行载人机器人作业过程中的敏捷性约束分析；

3）基于所述敏捷性约束分析结果，并进行载人机器人作业过程中的平顺性约束分析；

在步骤1）中包括：

载人机器人作业过程中保证安全性，不与任意障碍物发生碰撞，可表述为下式：

 (1)

其中，载人机器人与任意障碍物之间的安全距离，其中载人机器人的最大制动安全距离是；

在步骤2）中包括：

将载人机器人沿全局XY坐标下的位置变化分解为X和Y两个方向，求解X和Y对应变化量所需最短时间和得到载人机器人沿X和Y轴的等效加速度为：(2)

其中，和分别对应表示x方向和y方向的变化量，和分别对应表示x方向和y方向的加速度，和分别为载人机器人沿X和Y轴的等效加速度；

由此，可以以和为半主轴建立椭圆形的等效加速度包络；

为更好的表达敏捷性，构造圆形包络，使得圆形面积和椭圆面积数值相等，定义该圆形的半径为敏捷因子，敏捷因子越大时，机动体的敏捷性越高，反之敏捷性越低，敏捷因子可表示为：

 (3)

其中，和为载人机器人在X和Y方向对应变化量所需最短时间，和分别对应表示X方向和Y方向的变化量；

在步骤3）中包括：

设x，y，z坐标轴方向的加权加速度如下式（4）：

 (4)

其中，表示x方向的加速度，表示频带加权系数；

遍历加速度的整个过程，设整个过程中的峰值为则得汽车振动系数为：

 (5)

当时，使用基本评价法；基本评价法根据下式（6）计算加权加速度均方值其中时间取120秒，

(6)

当同时考虑椅面，，三个轴向的振动时，总的加权加速度均方根值 根据下式（7）得到：

 (7)

其中，表示的加权加速度， 表示方向的加权加速度，表示方向的加权加速度；

当时，采用加权加速度4次方根值估计载人机器人行驶时偶尔遇到的过大脉冲引起的大幅度振动对人体的影响，辅助评价法中，采用振动剂量值作为评价指标，如下式（8）所示：

(8)

当载人机器人的加权加速度均方根数值在0.8以下，满足载人机器人的乘载平顺性要求，进而推算得到相应的启停加速度。

2.载人机器人运动敏捷性评价装置，其特征在于，包括安全性约束分析模块、敏捷性约束分析模块和平顺性约束分析模块，其中，

1）安全性约束分析模块用于分析载人机器人运行的安全性，包括：

所述载人机器人作业过程中保证安全性，不与任意障碍物发生碰撞，可表述为下式：

 (1)

其中，载人机器人与任意障碍物之间的安全距离,其中载人机器人的最大制动安全距离是;

2）敏捷性约束分析模块用于分析载人机器人运行的敏捷性，包括：

将载人机器人沿全局XY坐标下的位置变化分解为X和Y两个方向，求解X和Y对应变化量所需最短时间和得到载人机器人沿X和Y轴的等效加速度为：(2)

由此，可以以和为半主轴建立椭圆形的等效加速度包络；

为更好的表达敏捷性，构造圆形包络，使得圆形面积和椭圆面积数值相等，定义该圆形的半径为敏捷因子，敏捷因子越大时，机动体的敏捷性越高，反之敏捷性越低，敏捷因子可表示为：

(3)

3）平顺性约束分析模块用于分析载人机器人运行的平顺性，包括：

设x，y，z坐标轴方向的加权加速度如下式（4）：

(4)

遍历加速度的整个过程，设整个过程中的峰值为，则得汽车振动系数为：

 (5)

当时，使用基本评价法；基本评价法根据下式（6）计算加权加速度均方值，其中时间取120秒，

 (6)

当同时考虑椅面，，三个轴向的振动时，总的加权加速度均方根值根据下式（7）得到：

(7)

当时，采用加权加速度4次方根值估计载人机器人行驶时偶尔遇到的过大脉冲引起的大幅度振动对人体的影响，辅助评价法中，采用振动剂量值作为评价指标，如下式（8）所示：

 (8)

当载人机器人的加权加速度均方根数值在0.8以下，满足载人机器人的乘载平顺性要求，进而推算得到相应的启停加速度。