一种煤矿井下机械臂姿态检测控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种煤矿井下机械臂姿态检测控制方法、装置及设备，涉及煤矿特种机器人及机械臂自动化控制技术领域，包括：在接收到机械臂运动指令时，获取所述机械臂当前位姿数据和环境数据；获取所述机械臂当前位姿数据和环境数据；利用所述当前位姿数据进行机械臂动力学计算，得到机械臂姿态数字模型；利用所述环境数据对所述机械臂的作业空间进行三维重建，得到三维环境模型；基于所述机械臂姿态数字模型、所述三维环境模型进行避碰分析，得到当前位置下所述机械臂的安全移动路径。提升控制精度和作业效率的同时降低了操作安全风险，实现了煤矿井下重载机械臂的自动化位姿检测和自主避碰决策，有效降低了使用过程中的设备碰撞风险，提高了煤矿机械设备的智能化水平。提高了煤矿机械设备的智能化水平。提高了煤矿机械设备的智能化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下机械臂姿态检测控制方法、装置及设备


[0001]本专利技术涉及煤矿特种机器人及机械臂自动化控制
，尤其涉及一种煤矿井下机械臂姿态检测控制方法、装置、设备及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]我国是世界第一产煤大国，煤炭产量占世界总产量的50％以上，煤炭行业已经成为国民经济高速发展的重要基础。地下井工开采是煤矿的主要生产方式，井下作业的绝大部分操作均需煤矿工人在工作面现场完成，随着计算机、自动化等领域科技水平的发展，研究学者们在煤矿特种机器人领域开展了大量研究，以期利用机器人代替工人完成巷道掘进、打钻、冲尘等复杂工作任务，机械臂姿态检测及控制是机器人功能实现的重要基础，研发针对煤矿井下重载机械臂的姿态检测及控制方法，对煤矿特种机器人的发展有重要意义。
[0003]目前，现有机械臂仍需工作人员进行周围环境数据获取及控制，大大影响了工作进度，人工获取环境数据存在难测量、效率慢等问题，直接影响到机械臂的移动精度和工作效率，且现有机械臂控制技术无法有效降低使用过程中设备碰撞风险，影响井下工作人员安全。r/>[0004]综本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下机械臂姿态检测控制方法，其特征在于，包括：在接收到机械臂运动指令时，获取所述机械臂当前位姿数据和环境数据；利用所述当前位姿数据进行机械臂动力学计算，得到机械臂姿态数字模型；利用所述环境数据对所述机械臂的作业空间进行三维重建，得到三维环境模型；基于所述机械臂姿态数字模型、所述三维环境模型进行避碰分析，得到当前位置下所述机械臂的安全移动路径。2.如权利要求1所述的煤矿井下机械臂姿态检测控制方法，其特征在于，所述基于所述机械臂姿态数字模型、所述三维环境模型进行避碰分析，得到当前位置下所述机械臂的安全移动路径包括：将所述机械臂姿态数字模型与所述三维环境模型进行坐标系转换计算，同步到同一坐标系；基于所述机械臂的各关节点和所述机械臂的末端机构坐标点，计算所述机械臂在当前姿态下与环境中其他物体的距离，生成距离数据集合；将所述距离数据集合中低于安全阈值的距离数据标记碰撞风险，得到风险标记数据；将所述风险标记数据进行计算，解算出距离数据集合均符合安全阈值的新姿态数据，得到当前位置下所述机械臂的安全移动路径。3.如权利要求1所述的煤矿井下机械臂姿态检测控制方法，其特征在于，所述机械臂当前位姿数据包括：关节角度值、关节角加速度、关节移动轨迹；所述环境数据包括：图像视频和环境点云数据。4.如权利要求3所述的煤矿井下机械臂姿态检测控制方法，其特征在于，所述利用所述当前位姿数据进行机械臂动力学计算，得到机械臂姿态数字模型包括：基于所述机械臂的关节角度值、所述关节角加速度、所述关节移动轨迹，采用牛顿
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欧拉方法依次计算所述机械臂底座每一个连杆的速度、加速度，一直计算到机械臂末端机构，再从所述机械臂末端机构所受外力开始依次倒序求解各关节扭矩，得到所述机械臂姿态数字模型。5.如权利要求4所述的煤矿井下机械臂姿态检测控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫敬旺，马梓焱，王树斌，谭震，马亮，高永军，苗鑫，加保瑞，周奋波，刘阳，李国庆，路兴军，刘科，杜毅博，
申请(专利权)人：陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：