[发明专利]一种快速准确实现混凝土泵车臂架运动轨迹的方法

摘要

本发明公开了一种快速准确实现混凝土泵车臂架运动轨迹的方法。该发明对混凝土泵车臂架运动空间的分析，提出混凝土泵车臂架系统运动轨迹的区域规划法，将臂架工作区间进行了合理划分，并选取合适的区域参数，在相邻区域之间设置过渡区，通过对轨迹点的区域搜索，得到了唯一一组混凝土泵车臂架系统的目标关节变量，从而替代了传统的通过计算大量超越方程才能完成的机器人正反解计算。本发明对混凝土泵车臂架系统运动轨迹进行规划，大大降低了混凝土泵车臂架系统关节变量的求解难度，是一种快速、精确的反解算法，具有自动化程度高和实时性高的特点。

主权项

1.一种快速准确实现混凝土泵车臂架运动轨迹的方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：步骤1：根据混凝土泵车臂架结构参数，利用D-H法建立混凝土泵车臂架机构关节坐标系，确定各臂架关节变量，计算出臂架浇筑末端在基坐标系中的位置；步骤2：在基坐标系中确定预定浇筑轨迹，将预定浇筑轨迹进行离散；利用“插补算法”将预定轨迹离散，获得臂架浇筑末端在基坐标系中全部离散点的坐标；插补算法是以插补直线长度L、插补步长L、插补总步数N为依据进行的，臂架末端各离散点的坐标可按下式计算：式中：i为插补次数，在0到N之间变化；x_i、y_i、z_i为臂架末端第i个离散点的坐标值；步骤3：确定臂架浇筑末端当前点在预定轨迹中的位置，计算出下一个目标离散点坐标；步骤4：根据“区域查询”方法，求解出下一个目标离散点所对应的各臂架的关节变量：1）将臂架的回转角约束，则臂架的工作空间由三维转换为二维；2）约束除后两节臂外的各臂的转角，则可知臂架末端的工作区域；3）将臂架末端的二维工作区域划分为多个规则的矩形区域，依据实际浇筑过程中的臂架姿态，确定每个矩形区域内约束的臂架转角，为了被约束臂架的转角变化的连续性，在矩形区域间设置过渡区，在过渡区域内前几个臂的相对转角通过插值算法求得，后两节臂的相对转角的解法与前述相同；步骤5：判断臂架浇筑末端所处区域，是否为过渡区，若是过渡区，则插值计算前几个臂的关节变量，反解剩余关节变量；若是非过渡区，则查询对应区域内的关节变量，反解剩余关节变量；步骤6：通过闭环实时控制模块调节各臂液压油缸，驱动臂架达到目标关节变量，判断达到下一个目标离散点，则返回步骤（3），继续计算并执行下一个离散点；步骤7：判断是否达到终点，若达到终点，则停止。