一种基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法，包括以下步骤：基于视觉定位技术获取大负载并联机构的起始点和目标点的位姿；对目标点进行轨迹规划；对目标轨迹求取逆解，获得大负载并联机构各关节的液压缸的目标长度；根据求得的液压缸的目标长度控制各关节运动从而实现对大负载并联机构的运动控制。本发明专利技术所提供的基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法可以有效地实现大负载并联机构的运动控制，保证雷达天线自动化装配的可靠性。线自动化装配的可靠性。线自动化装配的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法


[0001]本专利技术涉及雷达目标检测领域，具体涉及一种基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法。

技术介绍

[0002]雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率、方位、高度等信息。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于如气象预报、资源探测、环境监测、天体研究、大气物理、电离层结构研究等社会经济发展和科学研究中。
[0003]随着现代科学技术的不断发展，现代雷达对天线质量、精度、架设成本和自动化程度均提出了更高的要求。传统的大型雷达一般使用起重设备进行人工架设，该方案难以满足预期质量、精度和效率的要求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法，包括以下步骤：
[0005]基于视觉定位技术获取大负载并联机构的起始点和目标点的位姿；
[0006]对目标点进行轨迹规划；
[0007]对目标轨迹求取逆解，获得大负载并联机构各关节的液压缸的目标长度；
[0008]根据求得的液压缸的目标长度控制各关节运动从而实现对大负载并联机构的运动控制。
[0009]进一步地，对目标点进行轨迹规划的具体为：
[0010]起始点和目标点之间各个插补点的位置和姿态由下式表示：
[0011][0012]其中，(x1,y1,z1)和(α1,β1,γ1)分别为起始点的位置坐标和姿态坐标，(x,y,z)和(α,β,γ)分别为插补点的位置坐标和姿态坐标，(Δx,Δy,Δz,Δα,Δβ,Δγ)为目标点相对于起始点的位置增量和姿态增量，具体为：
[0013][0014]其中，(x2,y2,z2)和(α2,β2,γ2)分别为目标点的位置坐标和姿态坐标；
[0015]λ为归一化因子，λ采用抛物线过渡的线性函数规划方法求取，具体求解方法为：
[0016]设抛物线过渡的线性函数的直线段速度为v，抛物线段的加速度为a，那么抛物线段的运动时间T
b
和位移L
b
为：
[0017]直线运动总位移和总时间为：直线运动总位移和总时间为：
[0018]对抛物线段位移、时间、加速度进行归一化处理：则得出λ如下式所示：
[0019][0020]其中，t＝i/N，i＝0,1,2,...,N；0≤λ≤1，λ＝0时，对应起始点；λ＝1时，对应目标点；λ是关于时间t的分段离散函数，λ和t均无量纲；0≤t≤T
bλ
和1
‑
T
bλ
<t≤1段是对称的抛物线，即加速段和减速段。
[0021]进一步地，大负载并联机构各关节的液压缸的目标长度求取方法具体为：
[0022]将大负载并联机构进行模型构建，所述模型包括固定平台、动平台和多根由铰点构成的铰链；
[0023]固定坐标系O
‑
XYZ建立在固定平台上，动坐标系o
′‑
x
′
y
′
z
′
建立在动平台上，随动平台运动而运动，动静坐标系之间的几何矢量关系如下式所示：
[0024][0025]其中,B
i
和b
i
分别表示第i根支链的下铰点和上铰点；B
i
b
i
表示第i根支链，表示B
i
到b
i
之间的向量，表示O到o
′
之间的向量，表示o
′
到b
i
之间的向量，表示O到B
i
之间的向量；
[0026]设动平台相对固定坐标系O
‑
XYZ在x、y、z方向上的旋转角分别为α、β、γ；旋转角α、β、γ对应的动平台姿态变换矩阵为R＝R
z
R
y
R
x
，其中
令为l
i
，则：将上式带入得：则支链i对应的上下铰点之间的长度为：L
i
＝|l
i
|，由此可求得各液压缸的目标长度。
[0027]进一步地，所述根据求得的液压缸的目标长度控制各关节运动的具体控制公式为：
[0028]u(s)＝P
×
e(s)+I∑e(s)+D[e(s)
‑
e(s
‑
1)][0029]其中，u(s)为各关节控制量，P、I、D分别为比例放大系数、微分放大系数、积分放大系数，e(s)为s时间周期内所求得的液压缸目标长度同检测获得的液压缸实际长度间的偏差，e(s
‑
1)为s
‑
1周期内所求得的液压缸目标长度同检测获得的液压缸实际长度间的偏差，不同周期的液压缸实际长度均通过位置传感器检测获得。
[0030]进一步地，所述大负载并联机构的起始点和目标点的位姿的获取基于两个双目视觉相机系统实现，其中单个双目相机获取靶标两目标点三维坐标，两个双目视觉相机视觉可获得四个目标点三维坐标，解算四个目标点的三维坐标，从而获取起始点和目标点的位姿。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术的方法控制精度高、鲁棒性强，可以有效地对大负载并联机构进行运动控制，保证雷达天线自动化装配的可靠性。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例一的运动控制方法的流程图；
[0034]图2是本专利技术实施例一的获取并联机构目标位姿的流程图；
[0035]图3是本专利技术实施例一的关节控制原理图。
[0036]图4是本专利技术实施例一的大负载并联机构的运动学简化模型。
具体实施方式
[0037]以下结合附图对本专利技术的基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法的具体实施方式做详细说明。
[0038]实施例一
[0039]本实施例所述的基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法，其处理流程图可见图1，具体包括以下步骤：
[0040](1)基于视觉定位技术获取大负载并联机构的目标位姿
[0041]基于两个双目视觉相机系统，其中单个双目相机获取靶标两目标点三维坐标，两个双目视觉相机视觉可获得四个目标点三维坐标，解算标靶两侧四个目标点的(具有冗余性)的三维坐标，转换坐标系，计算四个面的法向量，可以获取起始点和目标点的位姿。
[0042](2)对目标点进行轨迹规划
[0043]在获得起始点和目标点相对位姿的基础上，对目标路径进行轨迹规划。
[0044]其中，起始点和目标点之间各个插补点的位置和姿态由下式表示：
[0045][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：基于视觉定位技术获取大负载并联机构的起始点和目标点的位姿；对目标点进行轨迹规划；对目标轨迹求取逆解，获得大负载并联机构各关节的液压缸的目标长度；根据求得的液压缸的目标长度控制各关节运动从而实现对大负载并联机构的运动控制。2.根据权利要求1所述的基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法，其特征在于，对目标点进行轨迹规划的具体为：起始点和目标点之间各个插补点的位置和姿态由下式表示：其中，(x1,y1,z1)和(α1,β1,γ1)分别为起始点的位置坐标和姿态坐标，(x,y,z)和(α,β,γ)分别为插补点的位置坐标和姿态坐标，(Δx,Δy,Δz,Δα,Δβ,Δγ)为目标点相对于起始点的位置增量和姿态增量，具体为：其中，(x2,y2,z2)和(α2,β2,γ2)分别为目标点的位置坐标和姿态坐标；λ为归一化因子，λ采用抛物线过渡的线性函数规划方法求取，具体求解方法为：设抛物线过渡的线性函数的直线段速度为v，抛物线段的加速度为a，那么抛物线段的运动时间T
b
和位移L
b
为：直线运动总位移和总时间为：直线运动总位移和总时间为：对抛物线段位移、时间、加速度进行归一化处理：则得出λ如下式所示：
其中，t＝i/N，i＝0,1,2,...,N；0≤λ≤1，λ＝0时，对应起始点；λ＝1时，对应目标点；λ是关于时间t的分段离散函数，λ和t均无量纲；0≤t≤T
bλ
和1
‑
T
bλ
<t≤1段是对称的抛物线，即加速段和减速段。3.根据权利要求2所述的基于视觉定位技术的大负载并联机构的运动控制方法，其特征在于，大负载并联机构各关节的液压缸的目标长度求取方法具体为：将大负载并联机构进行模型构建，所述模型包括固定平台、动平台和多根由铰点构成的铰链；固定坐标系O
‑
XYZ建立在固定平台上，动坐标系o
′‑
x
′
y
′
z
′
建立在动平台上，随动平台运动而运动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长明，李喆，冯展鹰，娄华威，刘敏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：