【技术实现步骤摘要】
本申请涉及煤矿井下钻机自动化领域，具体地，涉及一种煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法及装置。
技术介绍
1、在煤矿井下的钻孔作业中，钻孔机器人通常被用于实施钻孔任务。他具有自动化程度高、可操作性强、大幅降低工人劳动强度而开始被广泛应用。在煤矿井下钻孔机器人工作时，自动送杆技术是其中关键环节之一，打钻时，料箱内钻杆被工业机器人通过机械手抓取，送到指定目标位置，卸杆时，工业机器人运动到目标位置将钻杆取出，如此反复运动实现煤矿井下钻孔机器人自动上卸钻杆，最终助力实现了钻孔作业全流程自动化。然而在煤矿井下钻孔机器人工作时，经常出现自动送钻杆位置与目标送杆位置存在较大偏差，送杆位置不准确，造成煤矿井下钻孔机器人作业被迫中断，更有甚者会造成设备损坏，造成无法挽回的巨大经济损失，这也导致煤矿井下钻孔机器人的自动化作业依然存在挑战。
2、煤矿井下钻孔机器人的目标送杆位置理论上可以通过各运行系统进行数学建模，最终得到目标位置的数学表达式。然而，由于零部件尺寸较大，无法避免加工过程中存在较大误差；在装配时，需组合零部件较多，部件间的装配间隙存在较大的累计误差；机械手爪具有一定柔性，在抓取钻杆时具有一定的柔性，可以扩大机械手的允许活动范围，但同时带来另一个问题，送杆位置精度差。这些误差综合在一起，造成通过直接数学建模获得的目标位置与实际工作时实际目标位置之间存在较大的误差，虽然工业机器人的运动精度较高，工业机器人的运动位置与指令位置基本一致，但通过直接数学建模获得的目标位置作为指令位置，确经常导致送杆作业失败，这主要是由于数学建模
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的至少一个不足，本申请提供一种煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法及装置。
2、第一方面，提供一种煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法，包括：
3、将煤矿井下钻孔机器人的工作空间划分为多个最小工作空间单元，划分包括平移运动范围划分、旋转运动范围划分和举升运动范围划分；每个最小工作空间单元包括多个顶点；
4、基于不同倾角下的自动送杆目标位置坐标，获取零位位置的旋转运动中心坐标参数；
5、基于零位位置的旋转运动中心坐标参数和每个最小工作空间单元中的每个顶点的自动送杆目标位置参数，确定每个最小工作空间单元中的每个顶点对应的球心坐标误差参数；
6、确定工作空间中任意一点和旋转中心轴线形成的平面与任意一点所属的最小工作空间单元的多个弧线的交点；基于每个顶点对应的球心坐标误差参数，确定每个交点的球心坐标误差参数；根据每个交点的球心坐标误差参数确定任意一点的旋转运动中心坐标误差参数；基于任意一点的坐标和任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，确定任意一点的自动送杆目标位置坐标。
7、在一个实施例中，基于不同倾角下的自动送杆目标位置坐标，获取零位位置的旋转运动中心坐标参数，包括：
8、在升降装置举升高度为零，平移装置平移量为零的情况下，确定不同倾角下的自动送杆目标位置坐标；
9、基于不同倾角下的自动送杆目标位置坐标，构建零位位置的旋转运动中心坐标计算方程，求解方程，得到零位位置的旋转运动中心坐标参数。
10、在一个实施例中，基于零位位置的旋转运动中心坐标参数和每个最小工作空间单元中的每个顶点的自动送杆目标位置参数，确定每个最小工作空间单元中的每个顶点对应的球心坐标误差参数，包括：
11、确定每个最小工作空间单元中的每个顶点的自动送杆目标位置参数，记作qijk，qijk为第i个举升高度、第j个平移量、第k个倾角对应的顶点aijk的自动送杆目标位置参数；
12、针对顶点aijk，基于零位位置的旋转运动中心坐标参数，以及四个顶点对应的自动送杆目标位置参数，构建球心坐标误差参数计算方程；四个顶点具有相同举升高度，四个顶点形成2个顶点对，每个顶点对中的2个顶点具有相同的平移量，且倾角大小相同，符号相反；
13、求解球心坐标误差参数计算方程，得到四个顶点对应的球心坐标误差参数；四个顶点对应的球心坐标误差参数相同。
14、在一个实施例中，基于每个顶点对应的球心坐标误差参数，确定每个交点的球心坐标误差参数；包括：
15、每个交点的球心坐标误差参数与交点所在弧线的球心坐标误差参数一致，交点所在弧线的球心坐标误差参数与弧线两端的顶点的球心坐标误差参数一致。
16、在一个实施例中，根据每个交点的球心坐标误差参数确定任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，包括：
17、将4个交点形成的区域划分为2个三角形区域；
18、根据任意一点的坐标确定任意一点所属的三角形区域；
19、计算任意一点在所属的三角形区域的重心坐标；
20、基于重心坐标和形成所属的三角形区域的三个交点的球心坐标误差参数，确定任意一点的旋转运动中心坐标误差参数。
21、在一个实施例中，计算任意一点在所属的三角形区域的重心坐标，采用以下公式：
22、u＝[(x2′-x1′)*(x-x1′)+(y2′-y1′)*(y-y1′)+(z2′-z1′)*(z-z1′)]/(2*d)
23、v＝[(x3′-x1′)*(x-x1′)+(y3′-y1′)*(y-y1′)+(z3′-z1′)*(z-z1′)]/(2*d)
24、其中，(u，v)为任意一点在所属的三角形区域的重心坐标，d是所属的三角形区域的面积；(x，y，z)为任意一点的坐标，x、y、z分别为任意一点对应最小划分工作单元的三个坐标轴的举升高度、平移量、倾角；(x1′，y1′，z1′)、(x2′，y2′，z2′)、(x3′，y3′，z3′)分别为形成任意一点所属的三角形区域的3个交点的坐标。
25、在一个实施例中，基于重心坐标和形成所属的三角形区域的三个交点的球心坐标误差参数，确定任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，采用以下公式：
26、e＝e1′*u+e2′*v+e3′*(1-u-v)
27、其中，e为任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，e1′、e2′、e3′分别为形成所属的三角形区域的三个交点的球心坐标误差参数，(u，v)为任意一点在所属的三角形区域的重心坐标。
28、在一个实施例中，基于任意一点的坐标和任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，确定任意一点的自动送杆目标位置坐标，采用以下公式：
29、
30、其中，(x′，y′，z′)为任意一点的自动送杆目标位置坐标，(x，y，z)为任意一点的坐标，x、y、z分别为任意一点对应最小划分工作单元的三个坐标轴的举升高度、平移量、倾角，δa、δb、δc、δr分别为任意一点的旋转运动中心坐标误差参数e的举升本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于不同倾角下的自动送杆目标位置坐标，获取零位位置的旋转运动中心坐标参数，包括：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述零位位置的旋转运动中心坐标参数和每个所述最小工作空间单元中的每个顶点的自动送杆目标位置参数，确定每个所述最小工作空间单元中的每个顶点对应的球心坐标误差参数，包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述每个顶点对应的球心坐标误差参数，确定每个交点的球心坐标误差参数；包括：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，根据所述每个交点的球心坐标误差参数确定所述任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，计算所述任意一点在所属的三角形区域的重心坐标，采用以下公式：
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，基于所述重心坐标和形成所述所属的三角形区域的三个交点的球心坐标误差参数，确定所述任意一点的旋
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述任意一点的坐标和所述任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，确定所述任意一点的自动送杆目标位置坐标，采用以下公式：
9.一种煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，以实现权利要求1-8任意一项所述的煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法。
11.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时，以实现权利要求1-8任意一项所述的煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法。
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下钻孔机器人自动送杆目标位置获取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于不同倾角下的自动送杆目标位置坐标，获取零位位置的旋转运动中心坐标参数，包括：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述零位位置的旋转运动中心坐标参数和每个所述最小工作空间单元中的每个顶点的自动送杆目标位置参数，确定每个所述最小工作空间单元中的每个顶点对应的球心坐标误差参数，包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述每个顶点对应的球心坐标误差参数，确定每个交点的球心坐标误差参数；包括：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，根据所述每个交点的球心坐标误差参数确定所述任意一点的旋转运动中心坐标误差参数，包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，计算所述任意一点在所属的三角形区域的重心坐标，采用以下公式：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕斌，路前海，董洪波，彭光宇，马允俨，王佳，崔万豪，娄凯，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。