一种拼装机控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请公开了一种拼装机控制方法，包括对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数；对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数；当接收到控制指令时，结合所述第一运动学参数、第二运动学参数、第三运动学参数控制所述拼装机运行；该方法能够对拼装机整体结构的运动学参数进行完整标定，实现对拼装机更为精准的有效控制，提高拼装机的作业效率。本申请还公开了一种拼装机控制装置及设备，均具有上述有益效果。

A Control Method, Device and Equipment for Assembly Machine

【技术实现步骤摘要】
一种拼装机控制方法、装置及设备
本申请涉及机器人运动学领域，特别涉及一种拼装机控制方法，还涉及一种拼装机控制装置及设备。
技术介绍
在盾构工程施工过程中，管片拼装机是盾构机的重要部件，其主要功能是将预制管片衬砌到隧洞内表面，防止隧洞坍塌。拼装机的智能化研究可提高管片拼装工作的效率及安全性，对拼装机进行运动学建模是实现智能化的有力手段。运动学建模时一般假定被建模对象有着精准的运动学参数，但由于拼装机为大型重载设备，其在机械加工以及设备安装过程中必然会产生误差，使得理想的运动学参数与实际参数存在偏差。进一步，因为拼装机体积庞大，各关节臂杆很长，使得运动学参数误差对最终运动位姿的影响会被放大，从而难以保证运动的高精度。因此，需要对拼装机的运动学参数进行标定，即在机器安装完成后识别出实际的运动学参数，并将实际参数替换原先的理论参数进行运动学计算，从而让拼装机的运动精度得到大幅度的提高。然而，目前的运动学标定方法只能实现对应特定结构的运动学参数标定，而拼装机为串并联混合的复杂结构，需要标定的运动学参数较多，故无法采用某种既定方法对拼装机的整体结构进行完整标定，给拼装机运动学参数的标定工作带来了较大困难，导致拼装机的运动精度难以保证，从而降低了拼装机的作业效率，也给施工人员带来了安全隐患。因此，如何提供一种能够对拼装机整体结构的运动学参数进行完整标定的方法，实现对拼装机更为精准的有效控制，进一步提高拼装机的作业效率是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种拼装机控制方法，该拼装机控制方法能够对拼装机整体结构的运动学参数进行完整标定，实现对拼装机更为精准的有效控制，进一步提高了拼装机的作业效率；本申请的另一目的是提供一种拼装机控制装置及设备，也具有上述有益效果。为解决上述技术问题，本申请提供了一种拼装机控制方法，所述拼装机控制方法包括：对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数；对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数；当接收到控制指令时，结合所述第一运动学参数、第二运动学参数、第三运动学参数控制所述拼装机运行。其中，所述对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数，包括：获取所述连杆机构中的各关节单独动作时，所述连杆机构末端的空间位置信息；对各所述空间位置信息进行数据拟合，获得对应的关节轴线；根据各所述关节轴线的位置关系计算获得所述第一运动学参数。其中，所述对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数，包括：获取第一预设数量组所述并联微调机构的实际位姿，以及与各所述实际位姿对应的并联微调机构中俯仰油缸和偏转油缸的行程数据信息；通过预设并联微调机构运动学模型对所述行程数据信息和当前第二运动学参数进行计算，获得所述第一预设数量组所述并联微调机构的理论位姿，并结合所述第一预设数量组所述并联微调机构的实际位姿计算获得所述并联微调机构的总位姿误差；判断所述并联微调机构的总位姿误差是否满足第二预设迭代精度；若不满足，则根据所述预设并联微调机构运动学模型和所述当前第二运动学参数构建所述并联微调机构的误差系数矩阵；根据所述误差系数矩阵和所述并联微调机构的总位姿误差计算获得所述第二运动学参数的微分变量；将所述第二运动学参数的微分变量叠加至所述当前第二运动学参数，进行迭代处理，直至所述并联微调机构的总位姿误差满足所述第二预设迭代精度，获得所述第二运动学参数。其中，所述将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数，包括：获取第二预设数量组所述串联机构的实际位姿，以及与各所述实际位姿对应的串联机构中各关节传感器的数据信息；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型；通过所述预设串联机构运动学模型对所述各关节传感器的数据信息和当前第三运动学参数进行计算，获得所述第二预设数量组所述串联机构的理论位姿，并结合所述第二预设数量组所述串联机构的实际位姿计算获得所述串联机构的总位姿误差；判断所述串联机构的总位姿误差是否满足第三预设迭代精度；若不满足，则通过拼装机运动学参数误差模型对所述串联机构的总位姿误差进行处理，获得所述第三运动学参数的微分变量；将所述第三运动学参数的微分变量叠加至所述当前第三运动学参数，进行迭代处理，直至所述串联机构的总位姿误差满足所述第三预设迭代精度，获得所述第三运动学参数。为解决上述技术问题，本申请还提供了一种拼装机控制装置，所述拼装机控制装置包括：第一运动学参数标定模块，用于对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数；第二运动学参数标定模块，用于对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数；第三运动学参数标定模块，用于将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数；拼装机控制模块，用于当接收到控制指令时，结合所述第一运动学参数、第二运动学参数、第三运动学参数控制所述拼装机运行。其中，所述第一运动学参数标定模块具体用于获取所述连杆机构中的各关节单独动作时，所述连杆机构末端的空间位置信息；对各所述空间位置信息进行数据拟合，获得对应的关节轴线；根据各所述关节轴线的位置关系计算获得所述第一运动学参数。其中，所述第二运动学参数标定模块具体用于获取第一预设数量组所述并联微调机构的实际位姿，以及与各所述实际位姿对应的并联微调机构中俯仰油缸和偏转油缸的行程数据信息；通过预设并联微调机构运动学模型对所述行程数据信息和当前第二运动学参数进行计算，获得所述第一预设数量组所述并联微调机构的理论位姿，并结合所述第一预设数量组所述并联微调机构的实际位姿计算获得所述并联微调机构的总位姿误差；判断所述并联微调机构的总位姿误差是否满足第二预设迭代精度；若不满足，则根据所述预设并联微调机构运动学模型和所述当前第二运动学参数构建所述并联微调机构的误差系数矩阵；根据所述误差系数矩阵和所述并联微调机构的总位姿误差计算获得所述第二运动学参数的微分变量；将所述第二运动学参数的微分变量叠加至所述当前第二运动学参数，进行迭代处理，直至所述并联微调机构的总位姿误差满足所述第二预设迭代精度，获得所述第二运动学参数。其中，所述第三运动学参数标定模块具体用于获取第二预设数量组所述串联机构的实际位姿，以及与各所述实际位姿对应的串联机构中各关节传感器的数据信息；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型；通过所述预设串联机构运动学模型对所述各关节传感器的数据信息和当前第三运动学参数进行计算，获得所述第二预设数量组所述串联机构的理论位姿，并结合所述第二预设数量组所述串联机构的实际位姿计算获得所述串联机构的总位姿误差；判断所述串联机构的总位姿误差是否满足第三预设迭代精度；若不满足，则通过拼装机运动学参数误差模型对所述串联机构的总位姿误差进行处理，获得所述第三运动学参数的微分变量；将所述第三运动学参数的微分变量叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拼装机控制方法，其特征在于，包括：对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数；对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数；当接收到控制指令时，结合所述第一运动学参数、第二运动学参数、第三运动学参数控制所述拼装机运行。

【技术特征摘要】
1.一种拼装机控制方法，其特征在于，包括：对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数；对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数；当接收到控制指令时，结合所述第一运动学参数、第二运动学参数、第三运动学参数控制所述拼装机运行。2.如权利要求1所述的拼装机控制方法，其特征在于，所述对拼装机的连杆机构进行运动学参数标定，获得第一运动学参数，包括：获取所述连杆机构中的各关节单独动作时，所述连杆机构末端的空间位置信息；对各所述空间位置信息进行数据拟合，获得对应的关节轴线；根据各所述关节轴线的位置关系计算获得所述第一运动学参数。3.如权利要求1所述的拼装机控制方法，其特征在于，所述对所述拼装机的并联微调机构进行运动学参数标定，获得第二运动学参数，包括：获取第一预设数量组所述并联微调机构的实际位姿，以及与各所述实际位姿对应的并联微调机构中俯仰油缸和偏转油缸的行程数据信息；通过预设并联微调机构运动学模型对所述行程数据信息和当前第二运动学参数进行计算，获得所述第一预设数量组所述并联微调机构的理论位姿，并结合所述第一预设数量组所述并联微调机构的实际位姿计算获得所述并联微调机构的总位姿误差；判断所述并联微调机构的总位姿误差是否满足第二预设迭代精度；若不满足，则根据所述预设并联微调机构运动学模型和所述当前第二运动学参数构建所述并联微调机构的误差系数矩阵；根据所述误差系数矩阵和所述并联微调机构的总位姿误差计算获得所述第二运动学参数的微分变量；将所述第二运动学参数的微分变量叠加至所述当前第二运动学参数，进行迭代处理，直至所述并联微调机构的总位姿误差满足所述第二预设迭代精度，获得所述第二运动学参数。4.如权利要求1至3任意一项所述的拼装机控制方法，其特征在于，所述将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型，对所述拼装机的串联机构进行运动学参数标定，获得第三运动学参数，包括：获取第二预设数量组所述串联机构的实际位姿，以及与各所述实际位姿对应的串联机构中各关节传感器的数据信息；将所述第一运动学参数和所述第二运动学参数代入预设串联机构运动学模型；通过所述预设串联机构运动学模型对所述各关节传感器的数据信息和当前第三运动学参数进行计算，获得所述第二预设数量组所述串联机构的理论位姿，并结合所述第二预设数量组所述串联机构的实际位姿计算获得所述串联机构的总位姿误差；判断所述串联机构的总位姿误差是否满足第三预设迭代精度；若不满足，则通过拼装机运动学参数误差模型对所述串联机构的总位姿误差进行处理，获得所述第三运动学参数的微分变量；将所述第三运动学参数的微分变量叠加至所述当前第三运动学参数，进行迭代处理，直至所述串联机构的总位姿误差满足所述第三预设迭代精度，获得所述第三运动学参数。5.一种拼装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，蔡杰，汤云骏，马永浩，杨斌，刘建，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43