多关节布料臂架末端轨迹控制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种多关节布料臂架末端轨迹控制方法，包括：S1.由各个安装在所述布料臂架上的倾角传感器采集各个关节的角度值；S2.基于运动学模型，利用所述采集的各个关节的角度值计算所述布料臂架末端的实际位置；S3.计算所述布料臂架末端的实际位置与期望轨迹位置的偏差；S4.将所述计算的偏差转换成期望末端速度；S5.遍历所述布料臂架中两个关节的组合进行逆运动学求解，并对所有组合的解进行择优后，得到通过所述两个关节达到所述期望末端速度的速度方案；S6.利用所述得到的速度方案驱动所述两个关节；S7.执行S1。S7.执行S1。S7.执行S1。

【技术实现步骤摘要】
多关节布料臂架末端轨迹控制方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，更具体地，涉及一种多关节布料臂架末端轨迹控制方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]目前用于混凝土施工中的多关节布料臂架基本采用逐关节控制方式，操作员通过控制相应关节来使臂架末端出料口移动到指定位置。然而臂架关节的角度变化与臂架末端位置的变化并不是线性相关的，某一关节角度的变化会引起臂架末端出料口做圆周运动。当要控制臂架末端出料口进行水平移动或者是垂直移动进行混凝土布料时，操作员只能凭借经验同时操作两个以上的关节来慢慢调整，对操作员的经验要求较高。混凝土施工中臂架末端作水平运动以及垂直运动的工况占据最大，依靠人工对臂架进行逐关节操作进而使臂架末端移动的方法对人员素质要求较高，且施工精度和施工效率很难提高，因此针对多关节布料臂架末端轨迹进行直接控制的方法显得极为必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一专利技术目的在于提供一种多关节布料臂架末端轨迹控制方法，该方法能够自动调节布料臂架各关节的角度，使布料臂架末端能够根据用户的操作指令作水平运动或者垂直运动，而无需人工对各关节进行控制。
[0004]本专利技术的第二专利技术目的在于提供一种应用上述多关节布料臂架末端轨迹控制方法的多关节布料臂架末端轨迹控制系统。
[0005]本专利技术的第三专利技术目的在于提供一种应用上述多关节布料臂架末端轨迹控制方法的存储介质。
[0006]为实现第一专利技术目的，采用的技术方案是：
[0007]一种多关节布料臂架末端轨迹控制方法，包括：
[0008]S1.由各个安装在所述布料臂架上的倾角传感器采集各个关节的角度值；
[0009]S2.基于运动学模型，利用所述采集的各个关节的角度值计算所述布料臂架末端的实际位置；
[0010]S3.计算所述布料臂架末端的实际位置与期望轨迹位置的偏差；
[0011]S4.将所述计算的偏差转换成期望末端速度；
[0012]S5.任意选择所述布料臂架中的两个关节进行逆运动学求解，得到通过所述两个关节达到所述期望末端速度的速度方案；
[0013]S6.利用所述得到的速度方案驱动所述两个关节；
[0014]S7.执行S1。
[0015]优选地，所述布料臂架包括有6节臂及6个关节；6节臂包括第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂和第六节臂；6个关节包括第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节；
[0016]第一关节、第一节臂、第二关节、第二节臂、第三关节、第三节臂、第四关节、第四节臂、第五关节、第五节臂、第六关节、第六节臂依次连接。
[0017]优选地，所述各个安装在所述布料臂架上的倾角传感器采集各个关节的角度值包括采集的第一关节的角度值θ1、第二关节的角度值θ2、第三关节的角度值θ3、第四关节的角度值θ4、第五关节的角度值θ5、第六关节的角度值θ6。
[0018]优选地，所述S2基于运动学模型，利用所述采集的各个关节的角度值计算所述布料臂架末端的实际位置(x
e
，y
e
)包括：
[0019]x
e
＝L1cosθ1‑
L
2 cos(θ1+θ2)+L
3 cos(θ1+θ2+θ3)
‑
L
4 cos(θ1+θ2+θ3+θ4)+L
5 cos(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5)
‑
L
6 cos(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5+θ6)；
[0020]y
e
＝L1sinθ1‑
L
2 sin(θ1+θ2)+L
3 sin(θ1+θ2+θ3)
‑
L
4 sin(θ1+θ2+θ3+θ4)+L
5 sin(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5)
‑
L
6 sin(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5+θ6)；
[0021]其中，L1、L2、L3、L4、L5、L6分别表示第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂和第六节臂的长度。
[0022]优选地，所述S5任意选择所述多关节布料臂架中的两个关节进行逆运动学求解，得到通过所述两个关节达到所述期望末端速度的速度方案，包括：
[0023][0024][0025]其中，m、n的取值范围为1～6，且m不等于n；
[0026]表示期望末端速度在x轴方向上的分量；表示期望末端速度在y轴方向上的分量；表示第m关节的速度，表示第n关节的速度。
[0027]优选地，所述S5执行多次，得到6个关节中任意两个关节的速度方案；然后选取所述得到的多组速度方案中最小的速度方案驱动对应的两个关节。
[0028]优选地，所述S6利用所述得到的速度方案驱动所述两个关节的过程中，判断所述布料臂架末端与期望轨迹位置之间的偏差是否大于设定的阈值；若是，则设置使偏离轨迹更严重的关节的速度为0；若否，则继续利用所述得到的速度方案驱动所述两个关节。
[0029]优选地，所述设定的阈值为0.1米。
[0030]为实现第二专利技术目的，采用的技术方案是：
[0031]一种多关节布料臂架末端轨迹控制系统，包括处理器及存储器，所述存储器内存储有程序，所述程序被所述处理器调用时，处理器执行上述的多关节布料臂架末端轨迹控制方法。
[0032]为实现第三专利技术目的，采用的技术方案是：
[0033]一种存储介质，其内部存储有程序，所述程序运行时执行上述的多关节布料臂架末端轨迹控制方法。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术提供的多关节布料臂架末端轨迹控制方法通过倾角传感器采集各个关节的角度值，然后基于运动学模型，利用所述采集的各个关节的角度值计算所述布料臂架末端的实际位置；计算所述布料臂架末端的实际位置与期望轨迹位置的偏差；将所述计算的偏差转换成期望末端速度；任意选择所述布料臂架中的两个关节进行逆运动学求解，得到通过所述两个关节达到所述期望末端速度的速度方案；利用所述得到的速度方案驱动所述两个关节。应用本专利技术提供的方法能够自动调节布料臂架各关节的角度，使布料臂架末端能够根据用户的操作指令作水平运动或者垂直运动，而无需人工对各关节进行控制。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0037]图1为多关节布料臂架的结构示意图。
[0038]图2为多关节布料臂架末端轨迹控制方法原理示意图。
[0039]图3为多关节布料臂架末端轨迹控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0040]为使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多关节布料臂架末端轨迹控制方法，其特征在于：包括：S1.由各个安装在所述布料臂架上的倾角传感器采集各个关节的角度值；S2.基于运动学模型，利用所述采集的各个关节的角度值计算所述布料臂架末端的实际位置；S3.计算所述布料臂架末端的实际位置与期望轨迹位置的偏差；S4.将所述计算的偏差转换成期望末端速度；S5.任意选择所述布料臂架中的两个关节进行逆运动学求解，得到通过所述两个关节达到所述期望末端速度的速度方案；S6.利用所述得到的速度方案驱动所述两个关节；S7.执行S1。2.根据权利要求1所述的多关节布料臂架末端轨迹控制方法，其特征在于：所述布料臂架包括有6节臂及6个关节；6节臂包括第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂和第六节臂；6个关节包括第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节；第一关节、第一节臂、第二关节、第二节臂、第三关节、第三节臂、第四关节、第四节臂、第五关节、第五节臂、第六关节、第六节臂依次连接。3.根据权利要求2所述的多关节布料臂架末端轨迹控制方法，其特征在于：所述各个安装在所述布料臂架上的倾角传感器采集各个关节的角度值包括采集的第一关节的角度值θ1、第二关节的角度值θ2、第三关节的角度值θ3、第四关节的角度值θ4、第五关节的角度值θ5、第六关节的角度值θ6。4.根据权利要求3所述的多关节布料臂架末端轨迹控制方法，其特征在于：所述S2基于运动学模型，利用所述采集的各个关节的角度值计算所述布料臂架末端的实际位置(x
e
，y
e
)包括：x
e
＝L1cosθ1‑
L2cos(θ1+θ2)+L3cos(θ1+θ2+θ3)
‑
L4cos(θ1+θ2+θ3+θ4)+L5cos(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5)
‑
L6cos(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5+θ6)；y
e
＝L1sinθ1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆万，郑伟胜，周艳红，
申请(专利权)人：佛山智异科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：