一种舱体内部过孔穿越的蛇形机械臂及穿越方法技术

本发明专利技术涉及一种舱体内部过孔穿越的蛇形机械臂及穿越方法，包括：获取路径规划任务的入口孔起始点、出口孔目标点；作过起始点和目标点的平面，判断在平面内是否有障碍物；当不存在障碍物时，执行以下步骤：从起始点和目标点分别进行最大转角计算，得到在最大转角下蛇形机械臂从进入舱体到离开舱体的交点距离，其中，交点距离为杆件在入口孔内偏转到极限位置时，轴线与舱体入口内表面的入口孔交点，与杆件偏转到极限位置时，轴线与舱体出口内表面的出口孔交点之间的距离；根据蛇形机械臂的各杆件向量在交点距离上的投影关系，以蛇形机械臂的杆件实际转角与行程的比值k

【技术实现步骤摘要】
一种舱体内部过孔穿越的蛇形机械臂及穿越方法


[0001]本专利技术涉及复杂舱体内部安装、测试、检修领域，具体是涉及一种舱体内部过孔穿越的蛇形机械臂及穿越方法。

技术介绍

[0002]蛇形机械臂作为一种高度灵活的仿生机构，能够进入常规机械臂很难进入或者无法进入的环境中，绕过障碍物，到达目标位置，将有效载荷传送到狭窄空间，非常适合在密闭和危险区域工作，例如，在自然灾害或地震废墟里进行灾难救援、在狭窄空间内进行组装维修工作等，因此必须大幅度降低蛇形机械臂的结构尺寸。
[0003]蛇形机械臂构型为各个杆件依次连接而成的开环机构，杆件之间通过球副、虎克铰或转动副连接，通过各杆件的运动，改变蛇形机械臂的各杆件的位置，完成蜿蜒前进等多种运动。球副有3个自由度，其中绕杆件轴线转动的自由度属于局部自由度，不影响机械臂的自由度，且会导致关节驱动量的不确定性，因此，通常不采用球副作为蛇形机械臂的运动副。转动副只具有一个自由度，限制了各杆件的运动范围，影响蛇形机械臂的灵活性，通常也不采用转动副作为蛇形机械臂的运动副。因此，虎克铰是蛇形机械臂最常见的运动副。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舱体内部过孔穿越方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：获取路径规划任务的入口孔起始点、出口孔目标点；S200：作过所述起始点和所述目标点的平面，判断在所述平面内是否有障碍物；S300：当不存在障碍物时，执行以下获取步骤：S301：从所述起始点和目标点分别进行最大转角计算，得到在最大转角下蛇形机械臂从进入舱体到离开舱体的交点距离，其中，所述交点距离为杆件在入口孔内偏转到极限位置时，轴线与舱体入口内表面的入口孔交点，与杆件偏转到极限位置时，轴线与舱体出口内表面的出口孔交点之间的距离；S302：根据所述蛇形机械臂的各杆件向量在交点距离上的投影关系，以所述蛇形机械臂的杆件实际转角与行程的比值k
i
作为运动系数；S303：通过调整所述运动系数，规划所述蛇形机械臂的路径。2.如权利要求1所述的一种舱体内部过孔穿越方法，其特征在于，还包括步骤S400：当存在障碍物时，执行以下获取步骤：S401：重新寻找过所述起始点和所述目标点的无障碍物平面；S402：若存在满足所述无障碍物平面，则继续进行所述S301
‑
S303的步骤；S403：若不存在满足所述无障碍物平面，则将过所述起始点和所述目标点的平面与障碍物相交，通过设定避障阈值，在每段路径上设置路径中间点分段规划所述蛇形机械臂的路径。3.如权利要求1所述的一种舱体内部过孔穿越方法，其特征在于，在所述步骤S200中，作过所述起始点和所述目标点的平面的步骤包括：S201：根据已知的起始点O
s
坐标(x
s
,y
s
,z
s
)和目标点O
e
坐标为(x
e
,y
e
,z
e
)，获取起始点O
s
向平面XOY的投影坐标点O
sXY
的坐标(x
s
,y
s
,0)以及目标点O
e
向平面XOY的投影坐标点O
eXY
的坐标(x
e
,y
e
,0)；S202：根据所述投影坐标点O
sXY
的坐标(x
s
,y
s
,0)以及所述投影坐标点O
eXY
的坐标(x
e
,y
e
,0)，获得由所述起始点O
s
至所述目标点O
e
的向量O
s
O
e
＝(x
e
‑
x
s y
e
‑
y
s z
e
‑
z
s
)
T
、以及所述投影坐标点O
sXY
至所述投影坐标点O
eXY
的向量O
sXY
O
eXY
＝(x
e
‑
x
s y
e
‑
y
s 0)
T
；S203：将所述向量O
s
O
e
与所述向量O
sXY
O
eXY
叉乘，得到所述向量O
s
O
e
与所述向量O
sXY
O
eXY
构成平面的法向向量p
se
＝(
‑
y
e
+y
s x
e
‑
x
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜兆才，赵东捷，薛俊，姚艳彬，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：