【技术实现步骤摘要】
大型机械臂姿态感知方法及系统
本专利技术涉及工程器械
，尤其涉及一种大型机械臂姿态感知方法及系统。
技术介绍
大型机械臂是指由一系列铰链和金属臂架构成的用于大型工程浇筑任务的大型待测臂架。现有的待测臂架，一般在实际使用中主要通过铰链连接多段固定长度的臂架，运送混凝土的过程中需要工人将安装在机械臂末端的软管拉近目标位置，并在浇筑过程中引导完成。理想情况下，臂架工作时每段连杆和关节处于同一平面，由安装在泵车上的旋转台提供水平方向旋转，但是，由于臂架长度一般较长，旋转过程中易出现旋转振动和弹性形变，且周围环境可能出现树木、建筑、人体等障碍物的干扰，致使机械臂作业过程出现碰撞，从而导致极为致命的工程事故，造成人力财力方面的重大损失。传统的臂架姿态感知方法大多数是基于倾角传感器的测量，两个连杆之间装一个倾角传感器，然后从转台到臂尖依次求出臂架的姿态；还有根据其液压驱动系统的几何结构，通过液压缸的行程传感器测量液压杆的伸长量，再计算出相互连杆间的夹角，以确定姿态，这些方法都是利用从转台到末端每一段连杆与倾角的几何关系得到末端位置；也有用粒子群定位方法对臂架关节点进行定位...
【技术保护点】
1.大型机械臂姿态感知方法，其特征在于：所述感知方法是采集各基站和待测臂架各采集点间的三维距离信息，根据大型机械臂的运动特性和空间几何关系，将三维距离信息降维计算得二维距离信息，基于源定位方法结合大型机械臂的结构以二维距离信息为基础建立数学模型，求解得二维计算信息，将二维计算信息升维成三维计算信息，获得的所有三维计算信息即为该大型机械臂的实时感知姿态；其中，距离信息包含各基站与基站间的距离，各测距传感器与测距传感器间的距离和各基站与各测距传感器间的距离。
【技术特征摘要】
1.大型机械臂姿态感知方法，其特征在于：所述感知方法是采集各基站和待测臂架各采集点间的三维距离信息，根据大型机械臂的运动特性和空间几何关系，将三维距离信息降维计算得二维距离信息，基于源定位方法结合大型机械臂的结构以二维距离信息为基础建立数学模型，求解得二维计算信息，将二维计算信息升维成三维计算信息，获得的所有三维计算信息即为该大型机械臂的实时感知姿态；其中，距离信息包含各基站与基站间的距离，各测距传感器与测距传感器间的距离和各基站与各测距传感器间的距离。2.根据权利要求1所述的大型机械臂姿态感知方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，臂架在初始位置时，布设完全覆盖待测臂架关节点或期望点环境的若干个无线基站，在待测臂架关节点或期望点处安装测距传感器；S2，通过测距传感器测量各基站与待测臂架各关节点或期望点之间的距离，根据测得的各三维距离信息建立距离数据库；S3，根据大型机械臂架在作业时，具有工作于一个平面和关节点联动协作的运动特性和空间几何关系，将步骤S2所得距离数据库中的各三维距离信息降低维度计算得二维距离信息，将所得各二维距离信息更新至距离数据库；S4，根据源定位方法，结合机械臂架设有多个关节点的结构特征，基于步骤S3所得各二维距离信息建立数学模型并优化求解，获得待测臂架各关节点或期望点的二维计算信息，将各二维计算信息使用步骤S3的逆过程还原为其三维计算信息；S5，臂架进行某一次动态作业时，重复步骤S2至步骤S4，此时将步骤S4所得t时刻三维计算信息作为步骤S2的t+x时刻三维距离信息进行仿真计算，所得t+x时刻的所有三维计算信息即为该大型机械臂t+x时刻的实时感知姿态；其中，x为同一臂架动态作业时t的变化值。3.根据权利要求2所述的大型机械臂姿态感知方法，其特征在于，步骤S1具体包括：S11，布设至少四个无线基站，所述四个无线基站的信号范围完全覆盖待测臂架关节点或期望点环境，同时标定基站坐标；S12，在待测臂架关节点或期望点处安装测距传感器；其中，所述测距传感器设有通信模块和信息处理模块，所述基站布设位置不在同一平面上。4.根据权利要求2所述的大型机械臂姿态感知方法，其特征在于：步骤S2的测距方法选自飞行时差测距法、到达时间法、到达时间差法、接收信号强度指示法、到达角度法或方向角法。5.根据权利要求2所述的大型机械臂姿态感知方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S21，各基站和各测距传感器之间相互发送信号，测量各基站与基站间的距离、各测距传感器与测距传感器间的距离...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚志强，赵琦，戴一珏，盛孟刚，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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